Skrzynka
Porad
W rubryce przedstawiane są odpowiedzi na pytania nade- Jednocześnie informujemy, że Redakcja nie jest w stanie
słane do Redakcji. Są to sprawy, które, naszym zdaniem, odpowiedzieć na wszystkie nadesłane pytania, dotyczą-
zainteresują szersze grono Czytelników. ce różnych drobnych szczegółów.
Czasami latem, rzadziej zimą, gdy podłączę jakąś zewnę- Jakie są zalety stosowania w zasilaczu prostownika w po-
trznÄ… antenÄ™ do telewizora, pojawiajÄ… siÄ™ programy z Nie- staci lampy elektronowej (mam lampÄ™ AZ1)? Czy lepiej
miec i Danii. Skąd się to bierze? Czy to jest bezpieczne dla zastosować prostownik selenowy albo nowoczesną diodę?
telewizora? Podobne cuda dzieją się z radiem. Dziś do prostowania napięć o częstotliwości sieci (50Hz) po-
Fale radiowe rozprzestrzeniajÄ…c siÄ™, podlegajÄ… odbiciom, rozprosze- wszechnie stosuje siÄ™ diody krzemowe i gotowe prostowniki mostko-
niu i tłumieniu. Dzięki takim zjawiskom krótkofalowcy mogą nawią- we. Jeśli chodzi o parametry, zapewniają one znakomite właściwości
zywać łączności na zaskakująco duże odległości. Zmiana warunków i sprawność. Prostowniki selenowe czy kuprytowe nie są dziś nigdzie
atmosferycznych często owocuje właśnie odbiorem odległych stacji stosowane i nie warto tego robić, gdy można je zastąpić maleńką dio-
radiowych i telewizyjnych także na zakresie ultrakrótkofalowym. dą krzemową, kosztującą kilkadziesiąt groszy (np. 1-amperowa dio-
Zjawisko to w żaden sposób nie jest groz
ne dla odbiorników radio- da 1N4007 może prostować napięcia o wartości szczytowej 1000V).
wych i telewizyjnych. Niektórzy radioamatorzy są wręcz poszukiwa- Naprawdę nie ma powodu, żeby stosować przestarzałe prostownicze
czami i Å‚owcami takich dalekich stacji. stosy selenowe czy miedziowe.
Inaczej wyglÄ…da sprawa z lampami prostowniczymi do zasilaczy.
Boję się, że uszkodzeniu napięciem 230V ulegnie posiada- W tym przypadku diody półprzewodnikowe oczywiście też są tańsze,
ny przeze mnie odbiornik radiowy Pionier U2. Czy dobrym sprawniejsze, ogólnie biorąc  zdecydowanie lepsze od diod lampo-
rozwiązaniem byłoby zastosowanie stabilizatora jak w ru- wych. Jednak w niektórych konstruowanych urządzeniach lampo-
bryce Jak to działa? w EdW 2/2001? wych (audio) nadal stosuje się prostowniki w postaci lampy. Nie ma
Pięcioprocentowe zwiększenie napięcia nie to żadnego uzasadnienia ekonomicznego ani technicznego - jest tyl-
powinno zaszkodzić. Stabilizator z triakiem ko wyrazem albo nostalgii (magia lamp), albo snobizmu.
może nie zdać egzaminu z obciążeniem in-
nym niż rezystancyjne. Jeśli już ktoś chce Już dwa razy po pewnym czasie używania wybuchł mi
koniecznie nieco obniżyć napięcie sieci, wzmacniacz TDA1514. Dlaczego? I jak zmniejszyć ryzyko
może zastosować sposób według rysunku wybuchu?
obok, z niewielkim transformatorem Tego typu pytania pojawiajÄ… siÄ™ co jakiÅ› czas. Ze znakomitymi skÄ…d-
(4...10W) o napięciu wyjściowym około 10V. Aby obniżyć napięcie, inąd kostkami TDA1514 rzeczywiście jest kłopot, bo niektóre eg-
należy odpowiednio dołączyć końcówki uzwojenia wtórnego trans- zemplarze z zupełnie niezrozumiałych powodów po prostu wybucha-
formatora: po zamianie miejscami napięcie nie zmaleje do 220V, tyl- ją. Nie sposób przewidzieć, jak będą się zachowywać kolejne egzem-
ko wzrośnie do 240V. plarze TDA1514 - jest szansa, że będą pracować dobrze, ale równie
dobrze mogą eksplodować. Nie ma reguły, kiedy i dlaczego układy
Dlaczego na energooszczędnej żarówce są napisy, żeby nie wybuchają. Według dostępnych danych, takiej awarii ulega 20...25%
używać w obwodach awaryjnych ani w obwodach ze ście- kostek. Nie tylko w przypadku tych układów częstą przyczyną uszko-
mniaczami? dzeń wzmacniaczy mocy bywają rozmaite manipulacje w układzie
Nie jest to klasyczna żarówka, tylko świetlówka sterowana za po- znajdującym się pod napięciem (np. dotykanie do elementów układu,
mocą układu elektronicznego. Wspomniane właściwości wynikają co zwykle ma związek z ładunkami statycznymi). Dotyczy to także
wdużym stopniu właśnie z cech elektronicznego sterownika. Z poda- skądinąd znakomitych układów TDA7294. Najmniej awaryjne są cał-
nych informacji wynika, że świetlówka powinna być zasilana nie- kowicie bipolarne LM3886, ale to inna historia. Rzeczywiście tylko
zniekształconym, sinusoidalnym napięciem sieci. Prawdopodobnie TDA1514 potrafią wybuchnąć, i to z zupełnie nieznanych przyczyn.
główną przyczyną jest fakt, że o jasności będzie decydować wartość Ponieważ większość uszkodzeń występuje podczas wstępnych
szczytowa napięcia zasilającego, a nie wartość skuteczna, a ponadto prób, w układzie testowym z TDA1514 można próbować dodać ele-
prawdopodobnie nie sposób skutecznie regulować wydajności zasto- menty zmniejszające ryzyko uszkodzeń. Na pewno do prób warto za-
sowanej przetwornicy (czyli jasności żarówki). Takie zalecenia wyni- silać wzmacniacz przez szeregową żarówkę (o możliwie małej mocy,
kają więc z konstrukcji elektronicznego sterownika. np. 15...40W), umieszczoną w obwodzie pierwotnego uzwojenia
Elektronika dla Wszystkich
10
Skrzynka porad
sieciowego. W spoczynku, gdy wzmacniacz nie jest obciążony, taka gają użycia kosztownych przyrządów pomiarowych. Młodego Czy-
żarówka ograniczająca powinna być wygaszona lub lekko się żarzyć. telnika można zachęcić, by raczej rozejrzał się za kompletnymi zesta-
Na pewno na wyjściu wzmacniacza można dodać szeregowy rezystor wami do montażu  np. skontaktował się z Działem Handlowym AVT
mocy (kilka omów, kilka watów) lub cewkę powietrzną kilka do kil- i sprawdził, czy aktualnie jest w ofercie zestaw odbiornika radiowe-
kunastu zwojów grubego drutu. Na wejściu można też próbować do- go FM firmy Velleman (zestaw MK118).
dać rezystor szeregowy lub prościutki filtr dolnoprzepustowy RC ob-
cinający częstotliwości ponadakustyczne, ale takie próby są ryzy- Proszę o podanie schematu przetwornicy 12VDC/220VAC,
kowne i mogą nawet pogorszyć sytuację, bo niektóre informacje dającej czysty przebieg sinusoidalny, bez żadnych znie-
o wybuchach wskazują, że kostka TDA1514 jest czuła właśnie na to, kształceń.
co  widzi od strony wejścia. Jeden z Czytelników napisał, że po zni- Budowa takiej przetwornicy jest trudna, a koszt elementów  wyso-
szczeniu trzech układów TDA1514A w czwartym zrezygnował z ob- ki. Aktualnie Redakcja EdW nie planuje tego typu publikacji. Ewen-
wodu bootstrap i dołączył nóżkę 7 do nóżki 6. Nie sposób jednak wy- tualnych schematów (różnej, często wątpliwej jakości) można szukać
kazać, że nie był to przypadek. Producent układów nie podaje żad- w Internecie, korzystając z haseł typu: inverter, DC/AC, 12/220V,
nych informacji na ten temat i przemilcza problem, który niewątpli- 24/230V, itp.
wie wynika z właściwości układów scalonych.
ProszÄ™ o podanie schematu generatora przebiegu prosto-
Bardzo proszę Redakcję o podanie najprostszego miniatu- kątnego na jednym tranzystorze. Jakie będą parametry ta-
rowego odbiornika FM, coÅ› w rodzaju odbiornika detekto- kiego generatora?
rowego, tylko na fale UKF. Można zbudować generator na jednym tranzystorze (z przesuwnika-
Niestety, musimy zmartwić młodziutkiego Czytelnika. Nie sposób mi RC, z obwodami LC). Takich układów w praktyce nie stosuje się
zrealizować praktycznego odbiornika FM w bardzo prosty sposób. do wytwarzania przebiegu prostokątnego, a co najwyżej w obwodach
Odbiornik taki musi składać się z co najmniej kilkunastu a częściej w.cz., gdzie zwykle dąży się do uzyskania czystego przebiegu sinuso-
kilkudziesięciu podzespołów, w tym układów antenowych wysokiej idalnego. Ze względu na niewielkie wzmocnienie pojedynczego tran-
częstotliwości. Dziś praktycznie nie buduje się odbiorników FM  od zystora, uzyskany przebieg byłby raczej trapezem niż prawidłowym
zera we własnym zakresie, tylko raczej wykorzystuje się gotowe fa- prostokątem. Naprawdę nie warto zaprzątać sobie głowy takimi po-
bryczne głowice UKF, przestrajane napięciem. W pełni samodzielna mysłami. Należy wykorzystać generatory na bramkach CMOS lub na
budowa, uruchamianie i strojenie odbiornika FM sÄ… trudne i wyma- wzmacniaczu operacyjnym.
Elektronika dla Wszystkich
11
Konkurs
Na rysunku przedstawiony jest układ W odpowiedziach pojawiały się rozmaite nazwy: z
ródło napięcia
z dwoma tranzystorami. odniesienia, z
ródło napięcia typu band-gap, band-gap reference,
Jak zwykle zadanie konkursowe polega a nawet równoległy stabilizator napięcia. I odpowiedzi te zostały
na rozszyfrowaniu uznane za prawidłowe. Niektórych zmyliły kółka przy tranzystorach,
inni w ogóle nie wzięli pod uwagę tego szczegółu. Wśród odpowie-
Jak działa i do czego służy taki układ?
dzi pojawiły się też logicznie uzasadnione próby analizy układu oraz
Odpowiedzi, koniecznie oznaczone dopiskiem Jak06, należy nad- odpowiedzi ewidentnie błedne. Oto przykłady:
syłać w terminie 45 dni od ukazania się tego numeru EdW. Nagroda- - jest to czujnik temperatury ze wzmacniaczem sygnału pomiarowe-
mi w konkursie będą kity AVT lub książki. go. T1 pracuje jako dioda, która jest właśnie tym czujnikiem
- układ wydaje się być wzmacniaczem kilkustopniowym
Rozwiązanie zadania z EdW 2/2003 - jest to nietypowy generator wysokiej częstotliwości
Przedstawiony układ z trzema tranzystorami - jest to fragment obwodu polaryzacji tranzystorów we wzmacniaczu
to precyzyjne z
ródło napięcia odniesienia mocy, by przy wzroście temperatury utrzymać jednakowy prąd spoczyn-
o napięciu 1,2...1,5V. Współpracuje ono z re- kowy tranzystorów mocy  T1 musi mieć kontakt cieplny z radiatorem
zystorem ograniczającym prąd lub lepiej ze - układ jest tak zwanym z
ródłem prądowym i dostarcza prądu stałego
z
ródłem prądowym według rysunku obok. - jest to rozbudowany przetwornik prądu na napięcie o nieliniowej
Oryginalny schemat pochodzi z projektu charakterystyce.
cyfrowego miernika sprzed około dwudziestu
lat, dlatego symbole tranzystorów zawierają
kółka wskazujące, iż chodzi o trzy pojedyncze
tranzystory. Według opisu, przy stosunku re-
zystancji R2/R3>10 można otrzymać współczynnik cieplny zmian na-
pięcia rzędu kilkudziesięciu ppm/K, czyli kilku tysięcznych procenta na
stopień Celsjusza. Warunkiem jest jednakowa temperatura złącz wszy-
stkich tranzystorów. Tego typu z
ródła napięcia odniesienia z pojedyn-
czymi tranzystorami stosowano przed laty w krajowych projektach ze
względu na niemożliwość zakupu scalonych odpowiedników. Dziś po-
wszechnie dostępne są scalone z
ródła napięcia wzorcowego, na przy-
kład LM385, LM336 czy TL431, pracujące na podobnej zasadzie. Ma-
ją one bardziej rozbudowany schemat wewnętrzny i powtarzalne para- Nagrody książkowe za najlepiej uzasadnione odpowiedzi otrzymują:
metry. Zaprezentowany układ z pojedynczymi tranzystorami można Marek Rogacki - Wągrowiec, Michał Zawistowski - Grabiszyn,
dziś potraktować jako ciekawostkę niemającą praktycznego znaczenia. Adam Laskowski - Rytel.
Elektronika dla Wszystkich
12


Projekty AVT
2667
2667
Najprostsze
Najprostsze
zdalne sterowanie
zdalne sterowanie
Czy spełniają się futurystyczne wizje Stani- (KM-15N), bo wyłamała się w niej membra-
sława Lema i innych pisarzy science fiction Uwaga! na, którą się przyciska podczas obsługi pilo-
prorokujących już wiele lat temu, że wraz W odbiorniku występują napięcia gro- ta. Jak widać, pierwszy, prototypowy model
z rozwojem techniki degenerować i zanikać z
ne dla życia i zdrowia! Osoby niepeł- odbiornika, pokazany na fotografiach 3 i 4,
będą niektóre, coraz mniej używane części noletnie i niedoświadczone mogą wyko- zmontowałem z klasycznych elementów
naszego organizmu? Pamiętam opowiadanie nać układ wyłącznie pod opieką wy- w postaci zwartego  pająka i ma on zadzi-
SF o megacefalach i mikrocefalach: u części kwalifikowanych opiekunów. wiająco małe wymiary (1,5x1,6x3,2cm).
ludzkości coraz mniej używającej zdolności Odbiornik został umieszczony tuż pod
umysłowych, zajmującej się jedynie pracą fi- oprawką żarówki w małym plastikowym
zyczną, głowa uległa uwstecznieniu i zrobiła To, że tak długo zwlekałem z artykułem,
siÄ™ kilkakrotnie mniejsza (mikrocefale). nie jest objawem lenistwa  wprost przeciw- Fot. 2 Nadajnik
Z kolei u części ludzkości zajmującej się wy- nie. Oznaką lenistwa jest raczej to, że wyko-
łącznie pracą umysłową, głowa się powięk- nałem opisywany system zdalnego sterowa-
szyła (megacefale), rozwinął się też palec nia. Nie chciało mi się po prostu codziennie
wskazujący prawej ręki, natomiast pozostałe wyłączać stojącej lampy. Mój problem pole-
palce, korpus i kończyny uległy degeneracji gał na tym, że w pokoju gościnnym jest duża
do tego stopnia, że megacefale nie mogły się lampa z abażurem. Wtyczka lampy jest we-
poruszać o własnych siłach. tknięta w gniazdko, a wyłącznik jest umie-
Na razie nie widać, żeby głowy poszcze- szczony na kablu, a nie, jak w niektórych du-
gólnych osobników naszego gatunku znaczą- żych lampach stojących, tuż pod żarówką.
co różnicowały swą wielkość, ale palce... Żeby włączyć i wyłączyć lampę, trzeba
Obejrzyj swoje palce i sprawdz
, czy aby taka było  zanurkować pod rozłożyste gałęzie fi-
przerażająca wizja nie staje się pomału fak- kusa lirolistnego, jako że moja żona jest mi-
tem. Bo faktem jest, że palec naciskający na łośniczką kwiatów. Takie operacje związane
guzik pilota to znak naszych czasów. Nie- z obsługą lampy znudziły mi się całkowicie,
przypadkowo też niektórzy nazywają pilot więc poświęciłem kiedyś cały dzień na wy-
elektronicznym różańcem... konanie pilota i odbiornika pozwalającego
Pomyśl, ile pilotów jest w Twoim domu. zdalnie obsługiwać rzeczoną lampę. Foto-
Czy ich liczba przekracza cztery? Czy chcesz grafie 1...4 pokazujÄ… efekty tamtej pracy. Pi-
dodać do tej kolekcji jeszcze jeden? Taki ład- lot zmontowany na kawałku płytki uniwer-
ny, mały, z jednym przyciskiem? salnej pracuje do dziś. Trzeba było tylko Fot. 3 Odbiornik
Jeśli z góry nie odrzucasz takiej możliwo- dwukrotnie wymienić plastikową obudowę
ści, czytaj dalej. Fot. 4 Odbiornik
Dla zachęty dodam, że opisywany system Fot. 1 Nadajnik
funkcjonuje w moim domu od dwóch lat, a ja
dopiero teraz wziąłem się za pisanie artykułu
o tym pożytecznym drobiazgu. Co ważne,
system jest współużytkowany w pokoju,
gdzie pracują inne piloty i dzięki prostym
rozwiązaniom zupełnie nie reaguje na ich sy-
gnały. Jest odporny na takie obce sygnały,
a jednocześnie nie zakłóca pracy innych
zdalnie sterowanych urządzeń.
Elektronika dla Wszystkich
13
Projekty AVT
przezroczystym pudełku. Aby dostać się do cować przy napięciach zasilania poniżej skania przycisku S1 nadajnik wysyła tylko
przewodów, trzeba było częściowo rozebrać 3V i który przy napięciu zasilania rzędu jedną  paczkę impulsów . Obwód R1, C1,
lampę, ale trud się opłacił i wszyscy domow- 3V będzie miał możliwie dużą wydajność R2 zapewnia, że dowolnie długie naciskanie
nicy doceniają teraz zalety małego pilota prądową. Dlatego musi to być układ z rodzi- przycisku spowoduje wygenerowanie  pacz-
(o ile się chwilowo gdzieś nie zawieruszy). ny 74HC. ki impulsów o całkowitym czasie trwania
Ponieważ układ sprawdził się w ciągu Przebieg prostokątny z oscylatora poda- dłuższym niż 15ms. Oznacza to, że po naci-
wielu miesięcy użytkowania, uznałem, że wany jest na wzmacniacz z tranzystorami śnięciu przycisku pilot wysyła co najmniej
warto go opisać. Nie jesteś jednak skazany T1, T2. W zasadzie T1 można byłoby pomi- 500 impulsów o częstotliwości 36kHz. Sca-
na prowizorkę  w międzyczasie Zbyszek nąć i dołączyć R6 wprost do nóżki 10 (albo lone odbiorniki impulsów podczerwieni typu
Orłowski zaprojektował płytki drukowane 9). Jednak obecność T1 redukuje obciążenie TFMS/SFH z powodzeniem reagują też na
pilota i odbiornika. Ze względu na kłopoty wyjścia do znikomej wartości i tym samym znacznie krótsze  paczki impulsów  do
z wyłamywaniem się membrany obudowy zauważalnie zwiększa stabilność generatora. wywołania reakcji takiego odbiornika wy-
KM-15N powstaÅ‚a nowa pÅ‚ytka do obudowy Rezystory R6, R7 ograniczajÄ… prÄ…d bazy T2. starczy  paczka o dÅ‚ugoÅ›ci 400...600µs,
KM-14. I takie rozwiązanie opisane jest Jak widać, prąd nadawczej diody IRED czyli nawet kilkanaście impulsów nośnych
w artykule. ogranicza rezystor R8 o dużej, jak na piloty, o częstotliwości 36kHz. W systemie celowo
wartości 100&!. Ogranicza to szczytowy prąd przedłużyłem czas trwania  paczek impul-
Opis układu diody do kilkunastu miliamperów, a średni sów do wartości powyżej 15ms. Właśnie
Schemat ideowy pilota pokazany jest na ry- prąd jest poniżej 10mA. Mimo wszystko, takie bardzo proste rozwiązanie pozwala na
sunku 1. Jest to nadajnik impulsów podczer- dzięki dużej czułości odbiornika tak niewiel- bezbłędną pracę systemu nawet w obecności
wieni o częstotliwości 36kHz (które są na- ki prąd zapewnia wystarczająco duży zasięg. pilotów o częstotliwości 36kHz. Według do-
stępnie odbierane przez znany układ Właśnie dzięki ograniczeniu poboru prądu stępnych z
ródeł, najdłuższy nieprzerwany
TFMS5360 lub SFH506-36). W pilocie po- do wartości poniżej 10mA możliwe stało się impuls z typowych, fabrycznych pilotów ma
pularny układ scalony CMOS 4060 w wersji wykorzystanie do zasilania pilota jednej ma- czas trwania nieprzekraczający 9ms. Choć
74HC4060 pracuje wyłącznie w roli genera- leńkiej baterii litowej CR2032. W pierw- więc sam układ TFMS/SFH będzie odbierał
tora częstotliwości nośnej 36kHz. Jak wi- szych modelach nadajnika nie było konden- sygnały pilotów, nasz system odbiorczy nie
dzisz, wykorzystałem tylko oscylator. Dziel- satora filtrującego C3, a układ pracował po- będzie reagował na ich krótkie impulsy. Za-
niki kostki są niewykorzystane. Taki sam prawnie właśnie dzięki małemu poborowi reaguje tylko na znacznie dłuższe impulsy
oscylator można zbudować z dwóch jakich- prądu. Zastosowanie kondensatora C3 do- naszego pilota. Pełny schemat ideowy urzą-
kolwiek bramek. Popularną kostkę datkowo zwiększa stabilność częstotliwości, dzenia odbiorczego pokazany jest na rysun-
74HC4060 wykorzystałem tylko dlatego, że a w przypadku korzystania ze zużytej baterii ku 2. Impulsy podczerwieni są odbierane
nie miałem pod ręką układu 74HC00 ani nieco zwiększa zasięg. przez scalony odbiornik U1 (TFMS/SFH).
74HC04. W każdym razie chodzi o wyko- Tak mała bateryjka wystarczy na bardzo W stanie spoczynku na wyjściu układu U1
rzystanie układu scalonego, który może pra- długo, ponieważ niezależnie od czasu naci- (nóżka 3) panuje stan wysoki, a więc w spo-
czynku tranzystor T1 jest otwarty. Konden-
sator C2 jest całkowicie rozładowany. Jeśli
pojawi się paczka impulsów podczerwieni,
napięcie na wyjściu U1 spada i zostaje za-
tkany T1. Zaczyna rosnąć napięcie na kon-
densatorze C2, Å‚adowanym przez rezystor
R2. Dopiero gdy napięcie to przekroczy
próg przełączania wejścia CLK (nóżka14
U2), licznik 4017 zwiększy swój stan. Tym
samym obwód R2, C2 decyduje, jakie naj-
krótsze  paczki impulsów spowodują reak-
cję urządzenia. Popularny układ CMOS
4017 pracuje tu w roli przerzutnika T. Za-
pewnia to dioda D2 skracajÄ…ca cykl zliczania
Rys. 1 Schemat ideowy pilota do dwóch stanów: 0, 1. Zliczenie kolejnego
impulsu powoduje pojawienie siÄ™ stanu wy-
Rys. 2 Schemat ideowy odbiornika sokiego na wyjściu Q2 i wyzerowanie liczni-
ka. Gdy na wyjściu Q1 licznika pa-
nuje stan wysoki, otwarty jest tran-
zystor T2 i obciążenie jest włączo-
ne. Obwód C3, R6 zapewnia zero-
wanie licznika po włączeniu zasila-
nia. Wartość C3 można zwiększyć
do wartości 470nF  muszę przy-
znać, że ten prosty obwód zerujący
nie zawsze zapewnia poprawne
wyzerowanie, gdy napięcie sieci
zanika i pojawia siÄ™ kilkakrotnie,
a przy awariach czasem tak bywa.
Brak zerowania oznacza, że lampa
może zostać zaświecona po po-
wrocie napięcia sieci. Na reakcję
Elektronika dla Wszystkich
14
Projekty AVT
układu ma wpływ nie tylko pojawianie się ści elementów R (5%), C (10%) oraz progów
i zanikanie napięcia, ale też właściwości bramek generatora wymuszają konieczność
układu scalonego. W praktyce nie jest to dobrania częstotliwości impulsów nadajni-
problemem: w ciągu dwóch lat użytkowania ka. Właśnie dlatego w układzie przewidzia-
ze trzy razy zdarzyło mi się, że po zaniku no dwa rezystory R3, R4 połączone w sze-
i powrocie napięcia sieci lampa została włą- reg. Procedura regulacji częstotliwości jest
czona. Nie warto zatem szukać dziury w ca- opisana dalej i w związku z nią należy prze-
łym i rozbudowywać obwodów zerujących. strzegać podanej dalej kolejności montażu.
UrzÄ…dzenie odbiorcze pobiera bardzo
mało prądu i jest zasilane z prostego zasila-
cza beztransformatorowego D4, R4, R5, C4.
Typowy pobór prądu przez odbiornik
TFMS5360 wynosi 0,5mA (0,4...0,8mA),
a do tego dochodzi prąd płynący przez rezy-
stor R2 (mniej niż 25µA). Ponieważ napiÄ™-
cie zasilania odbiornika TFMS powinno wy-
nosić 4,5...5,5V, a do skutecznego otwarcia
tranzystora polowego T2 wymagane jest na-
pięcie powyżej 6V, konieczne było dodanie Rys. 3 Schemat montażowy pilota
obwodu stabilizacji R1, D1. Zastosowane do obudowy KM 15M
rozwiązanie obwodu zasilania okazało się
skuteczne i całkowicie zadowalające, a dzię- Fot. 5
ki znikomemu poborowi prÄ…du nie trzeba
było stosować typowego dla zasilaczy bez- Rys. 5 Schemat montażowy odbiornika
transformatorowych kondensatora szerego-
wego  wystarczają zwyczajne rezystory R4, Indywidualny dobór R4 jest absolutną
R5, w których w czasie pracy wydziela się koniecznością. Posiadacze precyzyjnych
w sumie poniżej 0,1W mocy. Opisywany częstościomierzy poradzą sobie z zadaniem
układ odbiorczy pobiera z sieci w spoczynku w sposób oczywisty, podłączą tylko nóżkę 12
około 1mA prądu. Osiągnięcie tak małego (CLR) do masy, żeby na stałe włączyć gene-
poboru prądu spowodowało, że zrezygnowa- rator. Tu koniecznie muszę ostrzec właścicie-
łem z pomysłu zastosowania w odbiorniku li multimetrów cyfrowych z zakresem po-
kontrolki LED. Tak oszczędne rozwiązanie miaru częstotliwości: ogromna większość ta-
jest możliwe dzięki zastosowaniu w roli ele- kich przyrządów ma przy pomiarze częstotli-
mentu sterującego wysokonapięciowego wości zbyt małą dokładność! Zwykle często-
tranzystora MOSFET. Jest on sterowany na- tliwość nie jest mierzona bezpośrednio, tylko
pięciowo, natomiast inne elementy wyko- zamieniana w przetworniku F/U na napięcie
nawcze, np. przekaz
niki, triaki i tyrystory stałe i na wyświetlaczu pokazana jest ta war-
wymagają prądu sterującego powyżej 5mA. tość napięcia z przetwornika. Dokładność ta-
kiego pośredniego pomiaru częstotliwości
Montaż i uruchomienie wynosi 3...5%, czyli jest absolutnie niewy-
Jak wspomniałem, pierwszy model powstał starczająca dla omawianej sytuacji. Tak jest,
szybko: nadajnik na płytce uniwersalnej, rozdzielczość 3,5-cyfrowego wskaz
nika cy-
a odbiornik w postaci zwartego pajÄ…ka  patrz frowego wynosi wprawdzie 0,05%, ale do-
fotografie 1...4. Potem powstała płytka druko- kładność tylko kilka procent! Tylko nieliczne
wana nadajnika według rysunku 3 przezna- droższe multimetry mają obwody klasyczne-
czona do obudowy KM-15N. Wykonany na go pomiaru rzeczywistej liczby impulsów
niej model nadajnika można zobaczyć na fo- w dokładnie określonym odcinku czasu.
tografii 5. Obudowa KM-15N okazała się Krótko mówiąc, większość multimetrów cy-
jednak mało trwała (dwukrotnie wyłamała się frowych z funkcją pomiaru częstotliwości
plastikowa membrana) i po pewnym czasie zupełnie nie nadaje się do regulacji oscylato-
powstała kolejna płytka przeznaczona do ra w nadajniku-pilocie. W każdym przypad-
obudowy KM-14. Płytka przeznaczona do ta- ku dokładność posiadanego częstościomierza
kiej obudowy pokazana jest na rysunku 4. należy sprawdzić w instrukcji obsługi.
Fotografia 6 pokazuje model zrealizowany Rys. 4 Schemat montażowy pilota do W związku z tym proponuję inny prosty
na wcześniejszej wersji płytki. obudowy KM 14 sposób, niewymagający użycia dokładnego
Układ odbiorczy można zmontować na częstościomierza, a co najwyżej omomierza.
płytce pokazanej na rysunku 5. Płytka ta ma Fot. 6 Mianowicie w roli wskaz
nika częstotliwości
otwory o rozstawie dostosowanym do obu- należy wykorzystać scalony odbiornik
dowy Z-27 (wtyczkowa duża). TFMS5360 (SFH506-36), który póz
niej bÄ™-
Przed zmontowaniem odbiornika warto dzie pracował w urządzeniu odbiorczym.
zmontować i uruchomić nadajnik-pilot. Je- W pilocie wstępnie zamiast rezystora R8
dyną drobną trudnością jest tu konieczność (100&!) należy prowizorycznie wlutować re-
dobrania częstotliwości generatora U1. Po- zystor o wartości aż 22k&! (jest dodatkowy
winna ona wynosić 36kHz. Rozrzuty warto- w zestawie AVT-2667), co radykalnie
Elektronika dla Wszystkich
15
Projekty AVT
zmniejszy zasięg łącza IRED. Zamiast R4 mające znacznie większą rezystancję we- o czasie trwania ponad 15ms. Daje to wystar-
należy prowizorycznie, na jak najkrótszych wnętrzną, a tym samym mniejszą wydajność czający margines bezpieczeństwa względem
przewodach, zamontować potencjometr prądową. sygnałów fabrycznych pilotów, których
montażowy 10k&! (też jest w zestawie AVT- Opisany właśnie dobór częstotliwości  paczki nie powinny być dłuższe niż 9ms.
2667). Krótkie przewody są zalecane ze pracy nadajnika nie jest wcale zadaniem W wersji podstawowej systemu przewidzia-
względu na małą pojemność kondensatora trudnym, a jedynie nieco pracochłonnym. na jest częstotliwość pracy równa 36kHz. Je-
C2 w generatorze (470pF)  dodatkowe po- Na marginesie przypomnę, iż w układzie śli ktoś chce, może śmiało zastosować odbior-
jemności montażowe mogą znacząco zmie- z rysunku 6 nieprzerwany ciąg impulsów no- niki TFMS/SFH o innej częstotliwości nomi-
nić częstotliwość pracy. śnych 36kHz (przy zwarciu wejścia CLR do nalnej, na przykład 30kHz (np. TFMS5300)
Pilot powinien być zasilany napięciem masy) nie spowoduje ciągłego świecenia i zmienić stosownie częstotliwość generatora
2,8...3,0V. Scalony odbiornik TFMS (SFH) diody LED, a wynika to z właściwości w pilocie. Najprawdopodobniej 30-kiloher-
należy zasilić napięciem 5V i dołączyć do odbiornika TFMS/SFH. Opisany sposób cowy odbiornik TFMS/SFH będzie reagował
wyjścia diodę LED i rezystor (też są dodat- z odbiornikiem TFMS i diodą LED według na bezpośrednie sygnały pilotów o częstotli-
kowo w zestawie) według rysunku 6. W ta- rysunku 6 okaże się też pomocny w przypad- wości 36kHz, jednak nie powinien reagować
kim przypadku każde naciśnięcie przycisku ku ewentualnych błędów, gdyby tor nie chci- na ich sygnały odbite od ścian. W takim
spowoduje wytworzenie paczki bardzo sła- ał pracować. przypadku można śmiało spróbować skrócić
bych impulsów. Zasięg tak słabego łącza Montaż układu odbiorczego na płytce czas impulsu w nadajniku, np. zmniejszając
wyniesie co najwyżej 10...20cm. I właśnie z rysunku 5 jest klasyczny. Odbiornik nie pojemność C1 w pilocie do 10nF oraz pojem-
aby ją osiągnąć, należy ustawić potrzebną wymaga żadnego uruchamiania i bezbłędnie ność C2 w odbiorniku do 2,2nF, a potem
częstotliwość. Najpierw należy zbliżyć dio- zmontowany ze sprawnych elementów od
dę nadawczą do układu TFMS na odległość razu powinien pracować.
0...1cm i sprawdzić, czy naciskanie przyci- Uwaga! W odbiorniku występują na- Wykaz elementów
sku pilota powoduje zaświecanie diody LED pięcia sieci mogące być przyczyną śmier-
Nadajnik
na wyjściu odbiornika. Jeśli tak, tor pracuje. telnego porażenia. W żadnym wypadku
Rezystory
R1,R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330k&!
R3,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . .* dobierany we własnym zakresie
R6,R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k&! (2,2...10k&!)
R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100&!
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF MKT
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470pF ceramiczny
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/6,3V (o Å›rednicy 5mm)
Półprzewodniki
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dioda nadawcza IRED 3mm
Rys. 6
T1,T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
nie należy przeprowadzać jakichkolwiek
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74HC4060
Należy oddalać pilot od odbiornika i pokrę- zmian w urządzeniu podłączonym do sie-
Pozostałe
cając potencjometrem montażowym, dobrać ci! W razie konieczności należy zasilać BT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .bateria litowa CR2032
S1 . . . . . . . . . . . . . . . .mikroswitch z krótkim przyciskiem
częstotliwość, przy której zasięg jest naj- układ odbiorczy napięciem 12...18V dołą-
Obudowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .KM-14
większy. Potem trzeba wylutować potencjo- czonym np. do kondensatora filtrującego C4.
Wskład kitu AVT-2667 dodatkowo wchodzą elementy:
metr, zmierzyć jego wartość i wlutować re- Urządzenie odbiorcze przeznaczone jest
rezystor 22k&!
zystor o najbliższej wartości. Ponieważ pro- do sterowania obciążeniem rezystancyjnym
rezystor 470&!
jekt nie jest przeznaczony dla zupełnie po- o mocy do 450W. Wynika to z maksymalne- potencjometr mont. mini 10k&!
dioda LED 3mm czerwona
czÄ…tkujÄ…cych (dwie gwiazdki), w zestawie go prÄ…du diod prostowniczych (razem 2A),
nie przewidziano zestawu rezystorów do natomiast prąd maksymalny tranzystora
Odbiornik
wlutowania w miejsce R4. Odpowiedni re- przekracza 5A przy temperaturze obudowy
Rezystory
zystor należy wziąć z posiadanych zasobów. +100oC. Przy mocy odbiornika do 200W do
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9,1k&!
Potem wypada jeszcze raz sprawdzić działa- tranzystora T2 nie jest potrzebny radiator. R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680k&!
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
nie łącza (ze względu na wspomniane wcze- Rezystancja otwartego tranzystora MOSFET
R4,R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47k&!
śniej pojemności montażowe). Jeśli zasięg typu IRF840 wynosi maksymalnie 0,85&!,
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
się nie zmniejszył, na koniec trzeba wluto- więc przy prądzie 2A moc strat wyniesie po-
Kondensatory
wać R8 o wartości 100&! i jeszcze raz osta- niżej 3,4W, co wymaga zastosowania maleń-
C1,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
tecznie sprawdzić zasięg łącza, który powi- kiego radiatorka z kawałka blaszki o po- C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22nF MKT
C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/25V
nien wynosić kilka metrów. wierzchni kilku centymetrów kwadratowych.
Półprzewodniki
Płytkę można bez problemu umieścić
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Zenera C5V1
Dla dociekliwych
w obudowie KM-14, o ile tylko kondensator
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
filtrujący C3 ma średnicę 5mm. Przy kon- i zaawansowanych
D3-D7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4007
densatorze o większej średnicy może być Jak już pisałem, czas trwania paczki impul- T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IRF840
kłopot z zamknięciem obudowy. W obu po- sów w pilocie wyznaczają elementy C1, R2.
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TFMS530 lub SFH506-36
łówkach obudowy należy też wcześniej wy- Czas trwania  paczki musi być na tyle dłu-
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CMOS 4017
ciąć szczeliny dla diody nadawczej IRED. gi, żeby spowodować reakcję urządzenia
Do zasilania obowiązkowo ma być wyko- odbiorczego, a tam decyduje o tym stała cza-
rzystana bateria litowa o oznaczeniu sowa R2, C2. W systemie w wersji podsta-
Komplet podzespołów z płytką
K
o
m
p
l
e
t
p
o
d
z
e
s
p
o
Å‚
ó
w
z
p
Å‚
y
t
k
Ä…
CR2032 (20mm średnicy, 3,2mm wysoko- wowej czas trwania  paczki impulsów
jest dostępny w sieci handlowej AVT
j
e
s
t
d
o
s
t
Ä™
p
n
y
w
s
i
e
c
i
h
a
n
d
l
o
w
e
j
A
V
T
ści). Nie powinny być wykorzystane cieńsze nadawczych wynosi około 30ms, a urządze-
jako kit szkolny AVT-2667
j
a
k
o
k
i
t
s
z
k
o
l
n
y
A
V
T
2
6
6
7
baterie CR2025, a tym bardziej CR2016, nie odbiorcze powinno reagować na  paczki
Elektronika dla Wszystkich
16
Projekty AVT
sprawdzić, z jakiej odległości taki 30-kilo- jest przypadkowa. Napięcie świeżej baterii cą. Przy okazji mniejsza moc pilota i wyma-
hercowy odbiornik reaguje na sygnały fa- litowej wynosi nieco ponad 3,3V, jednak na- gana kierunkowość umożliwiają współpracę
brycznych pilotów. Jeszcze bardziej zmniej- wet przy świeżej baterii napięcie podczas w jednym pomieszczeniu kilku urządzeń
szy to pobór prądu i zapewni nawet kilkulet- pracy nieco się obniża. Tym bardziej obniża odbiorczych. Dlatego ja w pełni świadomie
nią pracę jednej jedynej baterii w pilocie. się, jeśli bateria jest częściowo wyładowana. zdecydowałem się na takie rozwiązanie. Jeśli
Warto też wiedzieć więcej o właściwo- Jeśli ktoś będzie chciał dobrać częstotliwość jednak ktoś chce uzyskać większy zasięg,
ściach generatora w pilocie. Podana wcze- generatora wyjątkowo precyzyjnie, powinien może zmniejszyć wartość R8 w pilocie nawet
śniej procedura doboru częstotliwości genera- uczynić to przy napięciu zasilania 2,8V. stukrotnie(!), by otrzymać w impulsie prąd
tora pilota zapewni dobre wyniki, bo pozwala Rysunek 8 pokazuje, z jakimi odchyłkami rzędu 1A, a nawet więcej. W takich przypad-
sprawdzić zasięg we współpracy z konkret- trzeba się liczyć. Jak widać, stałość częstotli- kach trzeba, po pierwsze zajrzeć do karty ka-
nym egzemplarzem odbiornika TFMS. wości tego prostego generatora RC jest w su- talogowej diody nadawczej IRED i spraw-
mie bardzo dobra i z powodzeniem mieści się dzić dopuszczalny prąd impulsowy (często
w przyjętych dość wąskich granicach. Mniej do 2A) i dopuszczalną moc strat w przyję-
optymistyczne sÄ… wyniki dotyczÄ…ce poboru tych warunkach pracy. Druga sprawa to po-
prądu, który praktycznie równa się średnie- bór prądu. Małe baterie litowe, nawet stosun-
mu prÄ…dowi diody nadawczej IRED (prÄ…d kowo wydajna CR2032, nie sÄ… w stanie do-
szczytowy jest około dwukrotnie większy). starczyć prądu większego niż kilkanaście mi-
Przy spadku napięcia zasilania prąd dość liamperów. Oznacza to, że zmniejszając war-
szybko maleje, a tym samym zmniejszać się tość R8, należy obowiązkowo zapewnić od-
będzie zasięg łącza. Właśnie ze względu na powiednią wydajność prądową z
ródła zasila-
wydajność baterii wartość rezystora ograni- nia. Można to zrobić, dodając kondensator
czającego R8 wynosi 100&!, co jak na piloty elektrolityczny o dużej pojemności Wtedy
jest wartością bardzo dużą, ograniczającą podczas pracy pilota z
ródłem zasilania bę-
prąd w impulsie do kilkunastu miliamperów. dzie ten kondensator, a nie mała bateria. Jeśli
Taki prąd z powodzeniem zapewni zasięg po- przykładowo średni pobór prądu wyniesie
Rys. 7 nad dwóch metrów, co dla mojego zastoso- 0,5A przez czas 20ms, to wymagana pojem-
wania jest wartoÅ›ciÄ… caÅ‚kowicie wystarczajÄ…- ność wynosiÅ‚aby ponad 4700µF. Zadanie
Rys. 8 o tyle nie jest łatwe, że w małej obudowie na-
Rys. 9 leżałoby zmieścić kondensator o pojemności
ponad 4700µF. Bardziej prak-
tycznym rozwiązaniem będzie
wykorzystanie baterii o dużej wy-
dajności i większej obudowy.
Mogą to być popularne  palu-
szki R6 (AA) lub  małe palu-
szki R03 (AAA), najlepiej oczy-
wiście alkaliczne. Do tego też
kondensator magazynujÄ…cy
omożliwie dużej pojemności, np.
470µF...2200µF.
Jak wspomniałem, w pilocie zastosowa-
Rysunek 7 pokazuje wpływ czułości łem układ 74HC4060, bo taki miałem pod
odbiornika TFMS w zależności od częstotli- ręką. Wszystko wskazuje, że nadajnik moż-
wości impulsów  nośnych w temperaturze na uprościć według idei z rysunku 9. Lojal-
+25oC. Wynika z niego, że częstotliwość im- nie przyznaję, że nie sprawdzałem takiego
pulsów nie powinna różnić się od nominalnej układu. Spodziewam się, że R4 nie będzie
o więcej niż 5% - czułość maleje wtedy potrzebny i można go zastąpić zworą. Jeśli
o około 3dB. Dla bezpieczeństwa należałoby natomiast prąd diody IRED byłby za mały,
jeszcze bardziej zawęzić zakres dopuszczal- można spróbować wykorzystać w roli stop-
nych zmian częstotliwości nadajnika  do Rys. 10 nia mocy cztery inwertery kostki 74HC04
ą2%. Tolerancja ą2% od 36kHz to zakres według idei z rysunku 10, ale trzeba dodać
35,28...36,72kHz. Stabilność termiczna kla- Rys. 11 bardziej rozbudowany obwód sterowa-
sycznego generatora dwubramkowego (tak nia, by w spoczynku układ nie pobierał
zbudowany jest oscylator kostki 4060) jest prądu. Ze względu na wymaganą stabil-
wystarczająca, a spodziewane zmiany czę- ność częstotliwości zdecydowanie do
stotliwości w temperaturach pokojowych nie nadajnika nie nadaje się prosty układ ge-
przekroczÄ… Ä…1%. neratora z jednÄ…  bramkÄ… Schmitta
W ramach testów ostatniego modelu  dlatego rysunek 11 jest przekreślony.
zmierzyłem zależność częstotliwości genera- Nie spełni on przewidzianej roli ze
tora pilota oraz pobór prądu w funkcji napię- względu na znaczne wahania napięcia
cia zasilania. Wyniki przedstawione są na ry- zasilającego, które z kolei ma duży
sunku 8. Szczerze mówiąc, przed pomiarem wpływ na częstotliwość.
starannie dobrałem częstotliwość generatora,
by przy napięciu zasilania 2,8V wynosiła do- Piotr Górecki
kładnie 36kHz. Wartość napięcia 2,8V nie Zbigniew Orłowski
Elektronika dla Wszystkich
17



3016
3016
Szeregowy
S
z
e
r
e
g
o
w
y
Szeregowy
S
z
e
r
e
g
o
w
y
sterownik urządzeń
s
t
e
r
o
w
n
i
k
u
r
z
Ä…
d
z
e
Å„
sterownik urządzeń
s
t
e
r
o
w
n
i
k
u
r
z
Ä…
d
z
e
Å„
Do czego to służy? P3.3 sterują tranzystorami T1 T8, które z ko- od razu jego stan jest zapamiętywany w nie-
Opisów przeróżnych sterowników urządzeń lei układami wykonawczymi w postaci prze- ulotnej pamięci, dzięki czemu z dużym praw-
zamieszczono już bardzo wiele. Były one za- kaz
ników. Diody D1 D8 sygnalizują stan dopodobieństwem sterownik powróci po po-
zwyczaj sterowane kodem RC-5 czy interfej- przekaz
ników, natomiast D9 D16 chronią wrocie napięcia zasilającego do stanu prze-
sem równoległym komputera. Idea stosowa- tranzystory przez przepięciami podczas wy- kaz
ników sprzed jego zaniku.
nia sterowników jest jak najbardziej na miej- łączania przekaz
ników. Piny portu P3.4, P3.5
scu, gdyż niekiedy musimy włączać i wyłą- sterują pamięcią nieulotną EEPROM U2, na- Listing 3:
Sub Zalacz ' Procedura
czać wiele urządzeń różnie oddalonych od tomiast piny P3.0 oraz P3.1 konwerterem na-
obslugi urzadzen
siebie. Zastosowanie takiego sterownika pięć U3. Układ U3 dostosowuje napięcia do
Select Case Z
umożliwia sterowanie kilkoma urządzeniami standardu RS232, które powinny wynosić
Case  1 :
z jednego miejsca, co przyśpiesza ich stero-  12V/+12V. Napięcie zasilające układ stabi-
Set P1.7
wanie oraz polepsza komfort obsługi tych lizowane jest na poziomie 5V przez U4, na- Stan(1) =  1
Value = Stan(1)
urządzeń. tomiast kondensatory C1 C4 filtrują napię-
Call Zap_eeprom(1 , Value )
Proponowany sterownik różni się od in- cia zasilające układ.
Print  p
nych tym, że można go sterować łączem sze- Na listingu 1 znajduje się fragment pętli,
Case  0 :
regowym, w który jest wyposażony każdy w której następuje oczekiwanie na dane wy-
Reset P1.7
PC-et. Sterowanie portem równoległym jest słane z komputera do sterownika, natomiast Stan(1) =  0
Value = Stan(1)
uciążliwe, zwłaszcza gdy mamy do niego do- listing 2 przedstawia procedurę wysyłającą
Call Zap_eeprom(1 , Value )
łączoną drukarkę. Tak więc sterowanie po- do komputera aktualny stan ustawień przeka-
Print  p
rtem szeregowym nie tylko zmniejsza liczbÄ™ z
ników, co wykorzystano w dołączonym do
Case  3 :
przewodów, ale uniezależnia od potrzeby projektu programie. Listing 3 przedstawia
Set P1.6
stosowania innych portów, które są bardziej część procedury odpowiedzialnej za sterowa- Stan(2) =  3
Value = Stan(2)
potrzebne do innych celów. nie przekaz
nikami na podstawie odebranych
Call Zap_eeprom(2 , Value )
Poniżej przedstawiony sterownik charak- danych z portu. W części tej procedury wi-
Print  p
teryzuje się 8 kanałami, których każdy stan dać, że po każdej zmianie stanu przekaz
nika
................
jest zapamiętywany w nieulotnej pamięci
................
EEPROM, co chroni układ przed wpływem ................
Listing 1:
End Select
zaników napięć, które powodowałby kaso- Do 'Instrukcja
End Sub
czytania danych z portu
wanie ustawień przekaz
ników.
Input V
Dużą zaletą takiego sterownika jest to, że
Z = V + 48
do jego sterowania nie trzeba posiadać żad-
Call Zalacz
nego oprogramowania, do obsługi wystarczy Montaż i uruchomienie
If Z =  s Then
jakikolwiek terminal, choć program sterujący Układ sterownika można zmontować na płyt-
Call Wr_stan
wdużej mierze ułatwi sposób sterowania ste- End If ce przedstawionej na rysunku 2. Przed mon-
Loop
rownikiem. tażem należy wlutować jedną zworkę, prze-
Przykładowy program obsługujący ste- chodząc od elementów najmniejszych, koń-
Listing 2:
rownik może wyglądać tak jak załączony. cząc na włożeniu układów scalonych do pod-
Sub Wr_stan: ' Procedura
stawek.
wysylania stanu sterownika
Jak to działa? For I = 1 To 8 Sterownik po poprawnym zmontowaniu od
Waitms 100
Schemat ideowy układu znajduje się na ry- razu powinien poprawnie pracować. Do wej-
Print Chr(stan(i))
sunku 1. Całym sterownikiem steruje znany ścia Z1 należy dołączyć napięcie zasilające
Next I
i wielokrotnie stosowany mikroprocesor o wartości 12V. Ze znalezieniem odpowie-
End Sub
89C2051. Wyjścia od P1.2 do P1.7 oraz P3.2, dniej obudowy dla tego układu nie powinno
Elektronika dla Wszystkich
18
być większych problemów. Aby sterow-
nik poprawnie pracował z komputerem,
powinien być połączony przewodem,
który ma skrzyżowane linie TX oraz RX.
Z wykonaniem takiego przewodu nie po-
winno być większych problemów, gdyż
wystarczy tylko zamienić po jednej stro-
nie złącza linie RX z linią TX. Po połą-
czeniu sterownika z komputerem oraz za-
sileniu go napięciem, dla jego sprawdze-
nia najlepiej będzie posłużyć się jakim-
kolwiek terminalem.
Sterownik obsługuje transmisję
9600:8:n:1, tzn. aby sterownik popraw-
nie się porozumiewał w konfiguracji ter-
minala, należy ustawić szybkość trans-
misji na 9600bs, dane -8 bitów, bit pa-
rzystości - brak, 1 bit stopu. Po takim
skonfigurowaniu terminala porozumie-
wanie siÄ™ ze sterownikiem powinno
przebiegać bez żadnych problemów.
UrzÄ…dzenie 1 2 3 4 5 6 7 8
ON 1 3 5 7 9 b d f
OFF 0 2 4 6 8 a c e
Powyższa tabelka przedstawia roz-
kazy przyjmowane przez sterownik, przy
czym wpisane rozkazy należy potwier-
dzać zawsze klawiszem ENTER.
Rys. 2 Schemat montażowy
CiÄ…g dalszy na stronie 38.
Rys. 1 Schemat ideowy
Elektronika dla Wszystkich
19
Podstawy
Jak określić
Jak określić
indukcyjność cewek
indukcyjność cewek
część 2
W EdW 5/03 zostaÅ‚y zaprezentowane sposo- 0,0043µH. Warto wiedzieć, że taki odcinek
by wyznaczania indukcyjności najczęściej drutu z dołączonym kondensatorem o warto-
używanych cewek fabrycznych. ści 15pF tworzy równoległy obwód rezonan-
Kontynuujemy temat, przedstawiając róż- sowy o wartości 200MHz.
ne sposoby określania indukcyjności cewek, Na stronach internetowych często można
a także proste, ale przydatne przystawki słu- spotkać kalkulatory ułatwiające wyznaczanie
żące właśnie do pomiarów indukcyjności. indukcyjności, ale one także opierają się o ta-
Na wartość indukcyjności cewki wpływa- kie i podobne wzory.
ją następujące czynniki: Obliczanie indukcyjności cewek wielo-
- średnica cewki, warstwowych jest dość skomplikowane i dla-
- długość cewki, tego lepiej w takim przypadku korzystać
Rys. 1
- liczba zwojów i rodzaj uzwojenia, z mierników. W każdym razie o ile indukcyj-
Rys. 2
- pojemność własna cewki. ność cewek powietrznych o niewielkiej licz-
Indukcyjność cewki L jest tym większa, bie zwojów można obliczyć lub wyznaczyć
im większa jest jej średnica, im mniejsza dłu-
gość nawinięcia cewki, im ciaśniej są ułożo-
ne zwoje oraz im jest tych zwojów więcej.
Indukcyjność cewki zależy od liczby
zwojów wprost proporcjonalnie do ich kwa-
dratu. Jeżeli zatem jedna cewka będzie miała
np. 12 zwojów, druga cewka tylko 4 zwoje,
nawiniętych identycznie, to indukcyjność
cewki pierwszej będzie miała wartość nie
trzykrotnie, ale dziewięciokrotnie większą od
indukcyjności cewki drugiej.
Indukcyjność cewek jednowarstwowych
(rys. 1) można obliczyć z następującego
2
wzoru:
L = KDn
1000
K - współczynnik zależny od stosunki średni-
cy do długości uzwojenia (D/l) można wy-
znaczyć za pomocą nomogramu (rys. 2)
D- średnica uzwojenia [cm]
l - długość uzwojenia [cm]
n - liczba zwojów cewki
L - indukcyjność cewki [µH]
Z nieco mniejszą dokładnością indukcyj-
ność cewki jednowarstwowej można oszaco-
wać z nomogramu zamieszczonego na ry-
sunku 3.
Indukcyjność jednego zwoju kołowego
o średnicy D wykonanego z drutu o średnicy
Rys. 3
d (rys. 4) można wyliczyć ze wzoru:
D
Rys. 4
L = 0,0145D log 1,08
d
Dla przykładu, indukcyjność jednego
zwoju o średnicy D=25cm wykonanego
z drutu o Å›rednicy d=4mm wynosi 0,66µH.
Z kolei indukcyjność drutu prostego moż-
na wyliczyć ze wzoru:
1,47l
L = 0,0046l log
d
Przykładowo, indukcyjność drutu proste-
go o długości 5cm i średnicy 1mm wynosi
Elektronika dla Wszystkich
20
Podstawy
z nomogramów, to indukcyjność cewek na- ści można wykonać specjalny nomogram, trwania jedynki logicznej na wyjściu bramki
wijanych na rdzeniach ferrytowych można aby wyeliminować konieczność każdorazo- 4 jest wprost proporcjonalny do stałej czaso-
w zasadzie jedynie zmierzyć. Tylko nieliczne wego korzystania z kalkulatora. wej ł = Lx/R. Impulsy wyjściowe po przej-
multimetry cyfrowe są wyposażane w podza- Przy dzielniku pojemnościowym 100pF ściu przez układ całkujący RC są kierowane
kres do pomiaru indukcyjności. przystawka umożliwia określenie indukcyjno- do zacisków woltomierza. Wartość średnia
SÄ… także mierniki przystosowane tylko do Å›ci cewek w zakresie 1...500µH, a także czÄ™- tego napiÄ™cia zależy od rezystancji wejÅ›cio-
pomiaru L lub LC, jak np. DVM6243 firmy stotliwości rezonatorów kwarcowych w za- wej podłączonego woltomierza - im większa
Velleman, dostępny w sieci handlowej AVT. kresie 3...20MHz. Chcąc mierzyć częstotliwo- jest ta rezystancja, tym pomiar dokładniejszy.
Umożliwiają one pomiar indukcyjności ści rezonatorów w zakresie 1...3MHz oraz Wartości elementów w przedstawionym
w czterech podzakresach: 2mH, 20mH, cewki o indukcyjnoÅ›ci powyżej 500µH należy ukÅ‚adzie przystawki zostaÅ‚y tak dobrane, aby
200mH, 2H (pojemności: 2nF, 20nF, 200nF, wartości kondensatorów dzielnika powięk- można było mierzyć indukcyjności cewek
2µF, 20µF, 200µF). SÄ… to multimetry stosunko- szyć do 1nF. Przy pomniejszeniu wartoÅ›ci z przedziaÅ‚u 5...500µH (czyli w najczęściej
wo drogie, a przy tym mało przydatne do po- tych kondensatorów uzyskamy możliwość po- wykorzystywanym przedziale wartości).
miaru cewek o indukcyjnościach rzędu kilku miaru cewek o indukcyjnościach mniejszych W tym zakresie mierzonej indukcyjności
mikrohenrów (nie mówiÄ…c o nanohenrach). od 1µH i rezonatorów o czÄ™stotliwoÅ›ciach po- ukÅ‚ad pracuje liniowo.
Przystosowane są one w zasadzie do dokład- wyżej 20MHz. Wiąże się to z koniecznością Korzystanie z przystawki jest bardzo pro-
nych pomiarów cewek o indukcyjnoÅ›ci kilku- wyznaczenia nowych wartoÅ›ci Cw. ste. IndukcyjnoÅ›ci 5µH odpowiada napiÄ™cie
set mikrohenrów. Z tego też wzglÄ™du w warun- wyjÅ›ciowe 5mV i odpowiednio, 500µH -
kach laboratoryjnych korzysta się z drogich 500mV. W przypadku bezpośredniego
(ale i dokładnych) mostków RLC, które za- zwarcia zacisków Lx napięcie wyjściowe
pewniają pomiar cewek od części nH aż po H. jest zbliżone do zera (przy rozwarciu wyno-
Do pomiarów indukcyjności cewek si około 2,7V).
w warunkach amatorskich proponujemy wy- Podczas testowania przystawki zostały
konanie prostej przystawki dołączanej albo wykorzystane multimetry cyfrowe, które
do posiadanego miliwoltomierza, albo do mają bardzo dużą rezystancję wejściową.
miernika częstotliwości. Po dołączeniu multimetru analogowego
wskazania będą obarczone bardzo dużym
Metoda bezpośrednia błędem.
z generatorem Powiększenie zakresu pomiarowego
Jak wiemy, częstotliwość każdego generato- przystawki można uzyskać przez zmniej-
ra LC, niezależnie od jego konstrukcji, zale- Rys. 5 szenie częstotliwości generatora oraz
ży od indukcyjności i wypadkowej pojemno- zmniejszenie stałej czasowej układu, czyli
Rys. 6
ści widzianej przez końcówki cewki. przez zmianę wartości rezystorów
Mierząc częstotliwość wyjściową gene- (wiąże się to z koniecznością zastoso-
ratora, można wyliczyć indukcyjność wania dodatkowego przełącznika).
cewki (oczywiście znając pojemność Czytelnikom, którzy chcieliby okre-
wejściową układu generatora). ślać cewki o bardzo małej indukcyjno-
Przykładowy schemat ideowy takiego ści, można polecić przystawkę działają-
generatora jest pokazany na rysunku 5. cÄ… za pomocÄ… metody rezonansowej.
Na tranzystorze T1 jest skonstruowany Przedstawiono na rysunku 7 schemat
zasadniczy generator, zaś na tranzystorze miernika umożliwia określenia induk-
T2 separator w postaci wtórnika emitero- cyjnoÅ›ci cewki z zakresu 0,05...1µH.
wego. Ten prosty układ składa się z wysoko-
Częstotliwość wyjściowa układu za- stabilnego generatora wysokiej często-
leży od pojemności wewnętrznej przy- tliwości, równoległego obwodu pomia-
stawki (Cw). rowego oraz wskaz
nika rezonansu.
Pojemność wewnętrzną układu można Układ z rysunku 6 jest skonstruowany Jako generator w.cz. jest zastosowany ge-
wyznaczyć z poniższej procedury: w oparciu o cztery bramki Schmitta, wcho- nerator scalony o częstotliwości 50MHz.
- do zacisków przystawki należy podłączyć dzące w skład układu scalonego 74HC132. Właśnie taka częstotliwość umożliwia pomiar
cewkÄ™ o nieznanej indukcyjnoÅ›ci i zmierzyć Bramka 1 z elementami RC tworzy generator cewek o indukcyjnoÅ›ci nawet poniżej 0,2µH.
częstotliwość wyjściową f1 [MHz] fali prostokątnej. Wartość rezystora została Dodatkowy obwód rezonansowy z cewką
- równolegle do uzwojeÅ„ cewki podÅ‚Ä…czyć kon- tak dobrana, aby czÄ™stotliwość generatora 0,6µH i trymerem 25pF sÅ‚uży do poprawie-
densator o znanej pojemności, np. C = 100pF wynosiła około 50kHz. Bramka 2 stanowi se- nia kształtu sygnału wyjściowego 50MHz.
i zmierzyć częstotliwość wyjściową f2 [MHz] parator - układ formowania sygnału genera- Obwód pomiarowy jest złożony ze zmien-
- potrzebną pojemność wejściową przystaw- tora. Zasadnicze właściwości bramki Schmit- nego kondensatora wzorcowego o maksy-
ki [pF] wyliczyć ze wzoru: ta zostały wykorzystane w bramce 3. Na jed- malnej wartości 250pF i indukcyjności mie-
C no z jej wejść jest podany przebieg piłok- rzonej Lx.
Cw =
2
f
1
- 1 ształtny uformowany z przebiegu prostokąt- Wskaz
nik pomiarowy tworzy detektor
( )
f
2
nego po przejściu przez układ różniczkujący, w.cz. w postaci podwajacza napięcia z dio-
Indukcyjność dołączonej cewki można zestawiony z elementów R2Lx. Przełączenie dami germanowymi D1 D2 z dołączonym
wyliczyć ze wzoru: bramki 74HC132 następuje z chwilą przekro- mikroamperomierzem, a nawet dowolnym
czenia poziomu wejściowego 1,8V (zmiana posiadanym multimetrem.
25330
Lx =
2
sygnału z  0 na  1 ) i przy 3V (przy zmia- Po zmontowaniu układu należy ustawić
f * Cw
1
Do przybliżonego wyznaczania indukcyj- nie sygnału z  1 na  0 ). Bramka 4 odwraca trymer na maksymalny sygnał w.cz., a następ-
ności na podstawie zmierzonej częstotliwo- fazy sygnałów wyjściowych bramki 3. Czas nie wyskalować oś kondensatora zmiennego
Elektronika dla Wszystkich
21
Podstawy
w wartościach indukcyjności. Skalowanie Czyli jeżeli maksymalne wychylenie densator o zmiennej pojemności zaopatrzony
oraz pomiar polega na dostrojeniu generatora wskaz
nika przypadnie dla pojemności kon- w podziałkę częstotliwości. Można tu wyko-
do obwodu pomiarowego na maksymalne densatora 10pF, będziemy mieli do czynienia rzystać kondensator obrotowy w obudowie
wychylenie wskaz
nika pomiarowego, czyli z indukcyjnoÅ›ciÄ… 1µH i odpowiednio, dla plastikowej o pojemnoÅ›ci okoÅ‚o 200pF (jed-
do stanu rezonansu elementów Lx 50pF-0,2µH, 100pF-0,1µH... na sekcja agregatu AM). Po generatorze na-
i C (250pF). Po wyskalowaniu należy jeszcze upewnić stępuje prostownik w.cz. w postaci podwaja-
Najłatwiej będzie nanieść podziałkę ma- się, czy miernik działa prawidłowo, dołącza- cza napięcia, a następnie wskaz
nik prÄ…du sta-
jąc kilka wzorcowych indukcyjności jąc kilka cewek o małych wartościach induk- łego w postaci mikroamperomierza.
0,05...1µH. Jeżeli ktoÅ› ma miernik pojemno- cyjnoÅ›ci stosowanych w zakresach VHF. Jeżeli obwód rezonansowy z cewkÄ…
ści, może najpierw nanieść wstępną skalę Eksperymentalne cewki można wykonać sa- L (oczywiście przy zasilaniu układu) zosta-
w wartościach pojemności kondensatora memu poprzez nawinięcie emaliowanym nie sprzęgnięty z innym obwodem o iden-
zmiennego, a potem za pomocą przekształco- drutem miedzianym o średnicy 1mm (DNE tycznej częstotliwości rezonansowej, to
nego wzoru wyliczyć ostateczne wartości in- 1) na ołówku (średnica około 7mm): wskaz
nik miernika pokaże spadek wychyle-
dukcyjności i nanieść napisy. 50nH-2 zwoje, 100nH-3 zwoje, 200nH-7 nia wskazówki dołączonego miernika - tak
Przyjmując częstotliwość rezonansową zwojów, 300nH-10 zwojów... zwany  dip . Dzieje się to na skutek tego, że
50MHz i znając pojemność kondensatora Na zakończenie warto przypomnieć jeden przy zgodności obydwu częstotliwości bada-
w pF można wyznaczyć indukcyjność w µH z najbardziej uniwersalnych przyrzÄ…dów, ny obwód pobiera część energii z obwodu
z uproszczonego wzoru: czyli TDO. generatora, powodujÄ…c zmniejszenie ampli-
Lx = 10/C TDO to skrót od angielskiej nazwy Trans- tudy sygnału generatora.
Dip-Oscillator (odpowie- Przy eksperymentalnym dobieraniu licz-
dnik GDO, czyli Grid-Dip- by zwojów można posłużyć się odbiornikiem
Oscylator) i bywa często na- radiowym z odpowiednim zakresem często-
zywany po prostu  dipme- tliwości.
trem . Zakres pomiarowy Trzeba pamiętać, że maksymalna wartość
TDO zależy od liczby wyko- częstotliwości występuje przy minimalnej
nanych cewek wzorcowych, pojemności kondensatora zmiennego (wy-
zaś dokładność pomiarów - kręconym rotorze), zaś minimalna - przy ma-
od precyzji w naniesieniu ksymalnej pojemności kondensatora zmien-
skali, a także od wprawy nego (wkręconym rotorze).
użytkownika. W celu określenia indukcyjności cewki
Rys. 7
Na rysunku 7 zamieszczono schemat należy końcówki Lx połączyć z kondensato-
jednego z najprostszych układów wykona- rem o znanej pojemności C, a następnie okre-
Rys. 8
nych z zastosowaniem łatwych do zdoby- ślić częstotliwość rezonansową tak powstałe-
cia podzespołów. go obwodu LC.
Choć na łamach pisma były już opisy- Indukcyjność wyliczamy ze wzoru (5).
wane podobne urządzenia, to warto przy- Mam nadzieję, że w powyższym artykule
pomnieć, że zasadniczym elementem urzą- udało mi się choć częściowo odpowiedzieć
dzenia jest generator wykonany w ukła- na pytanie, jak określić indukcyjność cewek
dzie Hartleya na tranzystorze BC547. lub ile nawinąć zwojów, aby uzyskać
Układ taki charakteryzuje się pewną pracą potrzebną wartość indukcyjności.
w szerokim zakresie częstotliwości.
Wskład obwodu rezonansowego wchodzi
wymienna nieekranowana cewka L umie-
szczona na zewnÄ…trz obudowy oraz kon- Andrzej Janeczek
Elektronika dla Wszystkich
22
Kurs Protela
Spotkania
Spotkania
z Protelem 99 SE
z Protelem 99 SE
Spotkanie 15
Na najbliższych spotkaniach zajmiemy się zaa- cej miejsca poświęcimy jednak pokrewnemu za- jak można okrężną drogą przenieść przynajmniej
wansowanymi zagadnieniami, związanymi gadnieniu, które pokaże Ci całą sprawę w zupeł- kluczowe informacje z płytki zaprojektowanej
z przygotowaniem plików produkcyjnych. Wię- nie odmiennym świetle. Pokażę Ci mianowicie, w programie EAGLE do Protela czy Autotraxa.
Podobieństwa i różnice formacie Protela 99SE, też oczywiście z roz- Tymczasem firma CadSoft udostępniła
Rozwój programów i formatów do zapisu szerzeniem .PCB, ma już... 36688 bajtów, edukacyjną, ograniczoną, niemniej użytecz-
projektów płytek drukowanych jest szybki czyli ponad 200 razy więcej. Rysunek 9 po- ną wersję skądinąd potężnego programu EA-
i formaty te coraz bardziej się różnicują. Żeby kazuje w zmniejszeniu część pliku w forma- GLE (Easily Applicable Graphical Layout
pokazać Ci te różnice, stworzyłem w Autotra- cie Protela w wersji ASCII (tekstowej). Czer- Editor). Ograniczeniem wersji edukacyjnej
xie plik zawierający pięć elementów, pokaza- wony owal pokazuje, gdzie są informacje jest możliwość wykorzystania tylko dwóch
nych na rysunku 7. Po zapisaniu, plik Auto- o pięciu składnikach z rysunku 7. Pozostałe warstw ścieżek (Top, Bottom), a wymiary
traxa z rozszerzeniem .PCB zawierający te informacje związane są z ogromnymi możli- płytki nie mogą przekraczać 10cm x 8cm.
elementy ma 169 bajtów i zawiera dane (te- wościami Protela, których oczywiście w tym Wersja ta jest dość popularna, instaluje się
kstowe), pokazane na rysunku 8 (czerwonym wypadku zupełnie nie wykorzystujemy. szybko, nie ma limitu czasowego i pracuje
kolorem dodałem mój komentarz). Ten pro- Przykład ten pokazuje, że coraz trudniej bez awarii, w przeciwieństwie do Protela,
ściutki plik zaimportowany do Protela i zapi- jest przeprowadzać konwersję z jednego for- który na wielu komputerach sprawia duże
sany potem w domyślnym (binarnym v. 4.0) matu na inny, nawet wtedy, gdy rozszerzenie kłopoty i się zawiesza.
jest identyczne (.PCB). Dotyczy Ja osobiście wyrosłem na programach
to nie tylko programów z jednej Autotrax (płytki) i Orcad (schematy), a moim
linii rozwojowej (korzenie Pro- pierwszym programem do płytek była jakaś
tela sięgają Autotraxa i są to pro- wczesna wersja Tanga. EAGLE zupełnie mi
gramy z jednej firmy)  tym nie odpowiada, przede wszystkim ze wzglÄ™-
większą trudność sprawia kon- du na wygląd schematów ideowych. Muszę
wersja między formatami po- jednak lojalnie przyznać, że mocną stroną są
chodzącymi z zupełnie różnych obszerne biblioteki (a w nich bardzo ładne
firm. Dotyczy to na przykład elementy  płytkowe ) i naprawdę duże moż-
programów Protel i Autotrax liwości. Ja co prawda nie planuję przyzwy-
z jednej strony, a EAGLE z dru- czajać się do EAGLE i nie zachęcam nikogo
giej. Szczerze mówiąc, program do tego, ale co jakiś czas mam do czynienia
EAGLE nie należy ani do naj- ze schematami i płytkami wykonanymi
lepszych, ani do najpopularniej- w tym programie. Czasem nawet zachodzi
szych. Tu choć z przyzwoitości potrzeba przeniesienia skomplikowanej płyt-
należałoby wspomnieć o lep- ki spod EAGLE do Autotraxa.
Rys. 7 szych i znanych od dawna pro-
gramach OrCad czy P-CAD Praktyczne kłopoty
Rys. 8 (czytaj: pikad). Jednak przez Nieprzypadkowo to spotkanie zaczęliśmy od
długie lata nie były dostępne omówienia plików wiertarskich i formatu
użyteczne wersje edukacyjne Gerber. Każdy program do projektowania
OrCad-a i P-CAD-a, a korzysta- płytek potrafi wytworzyć takie pliki. I to jest
nie ze sposobów pirackich było wspólny mianownik, jedyne podobieństwo
utrudnione ze względu na stoso- nawet skrajnie różnych programów.
wanie kluczy sprzętowych (wty- Teoretycznie wszystko jest jasne, proste
kanych w gniazda i portu kom- i oczywiste: wystarczy wygenerować plik
putera). Zemściło się to radykal- wiertarski oraz pliki Gerbera lub postscripto-
nym spadkiem popularności we wszystkich czynnych warstw, przekazać
OrCad-a, a P-CAD od początku je producentowi płytek i czekać na gotowe
należał do elity tego rodzaju płytki.
oprogramowania i mało kto opa- Niestety, często rzeczywistość nie jest aż
nował jego specyficzną obsługę. tak różowa. Zwłaszcza w przypadku małych
Elektronika dla Wszystkich
23
Kurs Protela
zakładów rzemieślniczych pojawiają się kło- dać na ekranie, można go skontrolować, roz- Jeśli płytka jest nieskomplikowana, trzeba
poty. Niektóre zakłady nie chcą przyjmować mnożyć, poustawiać. po prostu zrobić ją od nowa w Protelu czy
plików z projektami płytek w mało popular- Zarówno podczas przygotowywania, jak Autotraxie na podstawie wydruku z drukarki.
nych formatach. Nie dziwię się  po pierw- i póz
niejszej obróbki takich plików łatwo Jeśli jest bardziej skomplikowana, można
sze, trzeba mieć stosowny program. Legalna mogą wkraść się błędy, które uczynią pracę pójść dwiema drogami wykorzystującymi pli-
wersja kosztuje majątek. Poza tym trzeba się bezużyteczną. Aby uniknąć błędów, projek- ki Gerbera:
nauczyć obsługi kilku programów. Ja sam tant płytki musi więc dobrze rozumieć pro- 1. Przenieść do Autotraxa kolejno wszystkie
miałem spore kłopoty z EAGLE. Najnowsza blem i szczegółowo ustalić z wytwórcą, w ja- czynne warstwy (BottomLayer, TopLayer,
wersja 4.09 nie chciała otworzyć plików ki sposób ma przygotować ewentualne pliki TopOverlay).
z wersji 3.55. Problem z ledwością i nie do produkcyjne: czy ma to być format postscrip- 2. Przenieść do Autotraxa tylko warstwę(-y)
końca załatwiło dopiero wykorzystanie we- towy, czy Gerber? Jakie apertury stosować? ścieżek jako wzór i potem na tym wzorze
rsji 4.01. W każdym razie musiałem instalo- Czy  rozmnożyć płytkę? Na jaki format umieścić elementy z bibliotek Autotraxa czy
wać trzy programy (na szczęście miałem je i z jakimi odstępami? Jakie zastosować pase- Protela (ewentualnie poprowadzić też nowe
pod ręką na płytach EP). Mało kto chce do- ry (znaczniki produkcyjne), które pozwolą ścieżki i skasować na koniec te przeniesione).
kładać sobie niepotrzebnych kłopotów i wy- precyzyjnie złożyć wszystkie warstwy? Jak Ponieważ w pierwszym przypadku nadal
twórcy zwykle niechętnie przyjmują pliki będą zaznaczone kontury płytki, potrzebne nierozwiązany pozostałby problem otworów,
wynikowe (wiertarskie i Gerbera) oraz pliki m.in. do cięcia? a procedura jest skomplikowana, polecam
.PCB w  egzotycznych formatach , w tym Dlatego nie wszystkie zakłady, zwłaszcza drugą drogę  przeniesienie tylko warstwy
z EAGLE. te małe rzemieślnicze, chcą zawracać sobie ścieżek i dodanie elementów bibliotecznych.
Po prostu wytwórcy łatwiej jest przepro- głowę nietypowymi zleceniami, które zwy- Przedstawiony dalej przykład opisuje
wadzić niezbędną dalszą obróbkę płytki kle są małe i przy dużym dodatkowym nakła- przenoszenie płytki z EAGLE do Protela. Ze
w znanym mu formacie, którym często nadal dzie pracy w sumie nie przynoszą zysku, tyl- względu na utrzymującą się popularność,
jest poczciwy Autotrax. Trzeba bowiem pa- ko stratę. Z tych praktycznych względów dalsza część dotyczy też Autotraxa.
miętać, że do produkcji nie wykorzystuje się czasem, nawet gdy jest dostępna gotowa
jednej płytki. Trzeba  rozmnożyć płytkę płytka np. w EAGLE, to trzeba od nowa od- EAGLE - Protel
i przygotować formatkę owiększych wymia- tworzyć ją w Autotraxie, by stała się  straw- Plik płytki drukowanej spod EAGLE ma roz-
rach, uwzględniając znaczniki pasowania na dla wytwórcy. szerzenie .brd. W Eagle v.4.01 należy otwo-
warstw oraz odstęp między płytkami, zależ- rzyć płytkę, jak do edycji i z menu File wy-
ny od sposobu cięcia formatki. Można to bez Konwersja brać CAM Processor. Na palecie, która się
problemu zrobić na przykład właśnie w Au- Jak wspomniałem, konwersja plików .PCB pojawi, trzeba określić format i właściwości
totraxie czy Protelu i dopiero po  rozmnoże- zapisanych w zupełnie różnych formatach pliku wyjściowego. Ramka Job nie będzie
niu wygenerować wszystkie potrzebne pliki nie jest łatwa. W obrębie jednej rodziny (Au- wykorzystana. W ramce Options trzeba okre-
produkcyjne. Dostarczenie plików wiertar- totrax  Protel) można sobie poradzić. Protel ślić urządzenie, dla którego przeznaczony
skich i Gerbera (lub postscriptowych) tylko może też otworzyć pliki OrCad v.9 (co jest jest plik wynikowy, a w naszym przypadku
jednej płytki nieco utrudnia wykonawcy wynikiem walki konkurencyjnej) oraz określić format pliku wyjściowego. W okien-
przygotowanie formatek. Co prawda są spe- P-CAD i PADS. Ale nie ma narzędzi do kon- ku Device obszernej listy urządzeń trzeba
cjalne programy do obróbki i  rozmnażania wersji rozmaitych wersji różnych mniej zna- wybrać GERBER_RS274X. Plik będzie
plików Gerbera i innych, lecz na pewno jest nych programów. I wtedy jedyną pomocą by- w rozszerzonym formacie Gerber, więc od
to utrudnienie dla wytwórcy, który musi te wa skorzystanie z formatu Gerber. Krótko razu w nim zostanie zawarta lista wykorzy-
programy posiadać i umieć obsługiwać. mówiąc, z programu takiego jak np. EAGLE stanych apertur.
Przygotowując ten cykl, zainstalowałem kil- trzeba wygenerować pliki Gerbera odpowie- W okienku File trzeba podać nazwę i roz-
ka takich programów z płyt EP (m.in. GC- dnich warstw, potem przekonwertować je na szerzenie pliku wynikowego. Kliknięcie
Prevue, ACCEL Gerber, Gerber Tool). Takie format Protela (lub Autotraxa i ewentualnie przycisku File otworzy okno, w którym moż-
programy  łykają pliki Gerbera. Obraz wi- plik z Autotraxa otworzyć w Protelu). na wybrać ścieżkę i plik. Tu trzeba bardzo
Nie znaczy to, że można w ten sposób uważać. Problem w tym, że program EAGLE
Rys. 9 z łatwością przenieść kompletny projekt nie jest w tym miejscu zbyt inteligentny
płytki. Jak się zo- i chętnie zastąpi jakikolwiek wskazany plik,
rientowałeś, plik bezpowrotnie i bez ostrzeżenia niszcząc przy
w formacie Gerbe- okazji oryginał  to jest irytująca niedoróbka.
ra służy do wyko- Dlatego bardzo ważne jest, by wpisać odpo-
nania jednej kliszy. wiednie rozszerzenie.
Nie możesz prze- Jak już wiesz, dla plików w formacie Ger-
nieść wielu od- ber używa się różnych rozszerzeń. Ja zgodnie
dzielnych warstw z zaleceniami z Protela używam rozszerzeń
w jednym pliku zaczynających się od litery g. Na przykład
Gerbera. Owszem, plik Gerbera warstwy TopLayer ma rozsze-
mógłbyś włączyć rzenie .gtl, warstwy ścieżek BottomLayer -
do pliku Gerbera rozszerzenie .gbl, warstwy TopOverlay - .gto.
wszystkie czynne Rozszerzenia proponowane w pliku pomocy
warstwy, ale zosta- EAGLE sÄ… inne, ale ja trzymam siÄ™ podanej
ną one spłaszczone, zasady dla jasności sytuacji.
potraktowane jako W prawym dużym oknie koniecznie trze-
jedna warstwa ba zaznaczyć warstwy, które mają pojawić
i póz
niej ich nie się w wygenerowanym pliku, a wyłączyć
rozdzielisz. niepotrzebne.
Elektronika dla Wszystkich
24
Kurs Protela
Dla ścieżek od strony lutowania na pewno
potrzebna będzie warstwa 16Bottom. Warto
też włączyć 17Pads i 18Vias, ewentualnie
warstwę 40bKeepout. A może zamiast Kee-
pout warto wcześniej w warstwie Bottom La-
yer zaznaczyć rogi płytki?
Zwróć jeszcze uwagę na warstwę 45Holes
 otwory. Włączenie wyświetlania otworów
znacznie skomplikuje zadanie. ProponujÄ™
wyłączyć warstwę 45Holes. Resztę warstw
trzeba skrupulatnie wyłączyć, w szczególno- Rys. 11
ści 1Top.
Dla wytworzenia warstwy ścieżek od
strony elementów na pewno trzeba włączyć
warstwę 1Top oraz ewentualnie włączyć
17Pads i 18Vias. Do mojej warstwy .gtl włą-
czyłem kilka warstw EAGLE (warstwy o nu-
merach 20, 21, 25, 39, 40).
Rys. 13
Stworzyłem nowe zadanie polegające na le Single Gerber Files.
automatycznym wygenerowaniu pięciu pli- Należy kolejno impor- Rys. 12
ków Gerbera (.gbl, .gtl, .gto, .ghl .gml), tować pliki uzyskane
w tym warstwy punktów (Pads) i przelotek z EAGLE. Przed za-
(Vias) w pliku .gml. Zapisałem to zadanie ja- mportowaniem pliku
ko AVT.cam. Okno po ustawieniu pokazane .gbl należy się przełą-
jest na rysunku 10. czyć na warstwę Bot-
Po kliknięciu przycisku Process Job program tomLayer (np. klawi-
wygeneruje pięć plików w formacie Gerber. szem +), podobnie
Pliki te należy wczytać do Protela. Mając podczas importowania
nowy pusty arkusz (F N PCB Document), pliku .gto czynnÄ… war-
trzeba wykonać polecenie F I (File, Import) stwą powinna być
i w rozwijalnym dolnym okienku Pliki typu TopOverlay. Protel
wybrać nie Gerber Batch, tylko na samym do- umieszcza importowa-
ny plik na aktualnie
czynnej warstwie.
Uwaga! Filtr im-
portu Protela 99SE nie
odczytał plików Ger-
bera wprost z EAGLE
4.01. Aby plik taki
stał się czytelny dla Protela, musiałem nieco tać, że w Protelu na płytce nie ma elementów
zmodyfikować wszystkie pliki. Rysunek 11 bibliotecznych. Nie są to już elementy, nie
pokazuje z lewej strony początek pliku z EA- ma też napisów. Wszystko to składa się
GLE, z prawej po zmianach. Jasno widać, że z mnóstwa  zwykłych linii, łuków i plamek.
trzeba usunąć kilka pierwszych linii pliku Co najgorsze, nie ma też żadnej informacji
umieszczonych przed (skróconymi) definicja- o otworach i ich średnicach, nie mówiąc już
mi apertur i wstawić następujące: o netliście.
%FSAX24Y24*% Co prawda istniejÄ… programy, jak np.
%MOIN*% ACCEL Gerber, które na postawie kilku od-
Rys. 11
G70* dzielnych warstw Gerbera potrafiÄ… inteli-
G01* gentnie zrekonstruować nie tylko netlistę, ale
Rys. 10
G75* nawet poszczególne elementy biblioteczne.
Takiej operacji trzeba poddać Takie zadanie jest jednak trudne, a w przy-
wszystkie pliki Gerbera z EA- padku ograniczonych pakietów edukacyj-
GLE, a dopiero potem wczytać nych i demo wręcz niewykonalne.
je na poszczególne warstwy Pro- Właśnie dlatego zamiast opisanego pełne-
tela. Ja w ramach testów przenio- go przeniesienia warto przenieść do Protela
słem w ten sposób projekt płytki tylko jedną warstwę ścieżek ze wszystkimi
demo3.brd z EAGLE (Program punktami, umieścić ją nietypowo na jakiejś
Files\Eagle-4.01\projects\exam- nieużywanej warstwie, a następnie pousta-
ples\tutorial\demo3.brd). Rysu- wiać na płytce  prawdziwe elementy z bi-
nek 12 pokazuje zrzut z ekranu bliotek Protela i poprowadzić ścieżki. Na ko-
programu Eagle, a rysunek 13 niec przeniesioną warstwę pomocniczą moż-
pokazuje efekt po przeniesieniu na i trzeba skasować.
do Protela. Wszystko prezentu- Zajmiemy siÄ™ tym za miesiÄ…c
je się pięknie, ale trzeba pamię- Piotr Górecki
Elektronika dla Wszystkich
25
Podstawy
Wszystko o lutowaniu
część 3
Ze względu na specyficzne wymagania doty- gody pracy do ceny. Każdy, kto będzie wyko- SMD i BGA. Korzystając z tych stacji, moż-
czące ręcznego montażu i demontażu ele- rzystywał lutownicę na co dzień do celów za- na montować i wymontowywać elementy
mentów SMD w ofertach producentów poja- wodowych wez
mie pod uwagę trwałość elektroniczne w bardzo prosty sposób przy
wiają się coraz to nowe stanowiska serwiso- i wygodę użytkowania. W tym wypadku nie zachowaniu pełnego bezpieczeństwa dla ele-
we. Oprócz klasycznych lutownic zawierają warto iść na kompromisy, a raczej zainwesto- mentów. Aby wylutować dany komponent,
one lutownice i rozlutownice na gorący gaz wać w dobry, droższy sprzęt. Osobom, które operator musi jedynie skierować strumień go-
z nasadkami do montażu i demontażu róż- zajmują się elektroniką hobbystycznie, moż- rącego powietrza, roztapiając lutowie mocu-
nych układów SMD. Niektóre do grzania na polecić zakup stacji z regulacją. Oferta jące element i podneść go z płyty  skuteczne
wykorzystują też promieniowanie podczer- rynkowa jest dość szeroka. Zupełnie wystar- przeprowadzenie tego procesu nie wymaga
wone. Stanowiska takie są oczywiście ko- czające, cieszące się pozytywną opinią wielu wielkiej wprawy, zadanie ułatwia dodatkowo
sztowne, więc potencjalny nabywca staran- użytkowników, są niedrogie stacje krajowe- duży wybór dysz dobieranych do różnego ro-
nie przeanalizuje dostępną ofertę rynkową go producenta, firmy Elwik, pokazane na dzaju komponentów. Lutowanie bezkontakto-
i wybierze optymalny dla siebie sprzęt. Foto- fotografii 14. Można rozważyć zakup spraw- we to skuteczna metoda pracy zarówno z ele-
grafia 13 pokazuje jedno z takich stanowisk dzonej przez liczne rzesze lutownicy Wellera mentami SMD, jak i przewlekanymi. NEC
PRC2000 firmy PACE, z bogatej oferty fir- TCP-24 (do jej zasilania wystarczy transfor- oferuje także szereg innych narzędzi jak: pod-
my Renex (www.renex.com.pl). PRC 2000 mator 24V 50W) lub od razu całej stacji grzewacz płyt PCB czy myjka ultradz
więko-
to jedno z najbardziej rozbudowanych urzą- WTCP-50. Aktualną ofertę AVT można wa do czyszczenia płytek z zabrudzeń (przy-
dzeń służących do profesjonalnego prowa- sprawdzić pod adresem www.sklep.avt.com.pl. datna zwłaszcza do telefonów komórkowych).
dzenia produkcji i serwisu urządzeń elektro- Bardzo interesująco pod względem sto- Podgrzewacz umożliwia podgrzanie płytki
nicznych. Bardzo bogate wyposażenie stan- sunku ceny do możliwości wygląda oferta PCB w celu rozgrzania lutowia i prostego a jed-
dardowe umożliwia: stacji lutowniczych NEC (fotografia 15)  są nocześnie bezpiecznego demontowania ele-
mentów, zastępowania ich nowymi i po szyb-
Fot. 13
kim schłodzeniu płyty naprawienie układu.
- montaż i demontaż układów SMD, to tanie stacje zapewniające
- dozowanie pasty lutowniczej lub topnika, płynne i stabilne regulowanie
- reperację druku na płytce, oraz stabilizację temperatury,
- łatwe ustawianie elementów, szeroki wybór grotów oraz
- montaż i demontaż układów przewlekanych, trwałe i antystatyczne wyko-
- modyfikację i naprawę ścieżek, nanie. Stacje te spełniają
Fot. 14
- usuwanie warstwy ochronnej, więc podstawowe wymaga-
- reperację druków wielowarstwowych. nia, zaspokajające zarówno
Dodatkowo w tylnej ścianie PRC 2000 potrzeby zaawansowanego
umieszczono trzy wolne gniazda zasilajÄ…ce amatora, jak i niezbyt wy-
gotowe do zainstalowania kolejnych rÄ…czek magajÄ…cego profesjonalisty.
i dalsze rozbudowanie urzÄ…dzenia. Jeszcze ciekawiej od stacji
Fot. 15
W wersji Master występuje również opcja lutowniczych NEC prezen-
do pokrywania styków w procesie elektroli- tują się stacje na gorące po-
zy: złotem, niklem lub innymi metalami. Tak wietrze tego producenta (fo-
zaawansowane urządzenie można wykorzy- tografia 16), służące do lu-
stać we wszelkich pracach, niezależnie od towania bezkontaktowego.
ich złożoności, jednakże do typowych prac Stacje na gorące powietrze
montażowych wystarczy dobra klasyczna lu- są doskonałym rozwiąza-
townica elektryczna z regulacją. niem dla osób pracujących
Przy wyborze lutownicy warto zwrócić z powszechnie już wyko-
uwagę na stosunek możliwości, jakości i wy- rzystywanymi elementami
Elektronika dla Wszystkich
26
Podstawy
Wraz ze stacją na gorące powietrze można tą jest wyłącznie niska cena. W miarę możli-
stworzyć wydajne stanowisko montażowo- wości warto od razu kupić lepszy sprzęt.
demontażowe do pracy ze wszystkimi rodza- Korzystnym i tanim rozwiązaniem mo-
jami komponentów typu SMD, BGA, PB- że okazać się także lutownica ga-
GA, CSP, Flip Chip. Wszystkie urzÄ…dzenia zowa  lutownice takie
NEC dostępne są w firmie RENEX (www.re- zasilane gazem pro-
nex.com.pl/nec/). pan-butan (jak gaz
WybierajÄ…c stacjÄ™ lutowniczÄ… nawet dla w zapalniczkach)
zastosowań amatorskich, można także brać umożliwiają swobodną
pod uwagÄ™ przeznaczonÄ… dla profesjonali- i wygodnÄ… pracÄ™ w do-
stów bardzo bogatą ofertę firmy Pace  po- mu i w terenie. Jednak
czątkowo wyższa cena rekompensowana jest należy uważać  już w poprzedniej części ar- stawowe za-
Fot. 17
wyjątkową trwałością, niezawodnością tykułu ostrzegaliśmy przed bardzo tanimi lu- lety to bardzo
i ogromną uniwersalnością. Zakupiona przez townicami gazowymi, są one zwykle bardzo korzystny stosu-
ucznia stacja lutownicza może więc być niskiej jakości i oszczędność kilku złotych nek ceny do funkcjo-
w przyszłości wykorzystywana przez studen- nie rekompensuje szybko powstających pro- nalności i niezwykła wprost trwałość  nie-
ta i dalej już w profesjonalnych zastosowa- blemów w ich używaniu. Doskonałe parame- którzy klienci firmy RENEX korzystają
niach. Zakup taki można rozważyć zwła- try posiadają lutownice gazowe firmy Ogles- z tych produktów już od 7 lat!
szcza w odniesieniu do stacji lutowniczych by&Butter sprzedawane pod rynkową marką Niektórzy fascynują się wszystkim, co
PACE z serii ST, ich niska cena pozwala na Portasol (fotografie 17 i 18). Lutownice te małe, w tym małymi, prostymi lutownicami
poważne rozważenie zakupu  szczegóły zapewniają maksymalną moc do 125W, re- o mocy 12...15W. Rzeczywiście taka maleń-
w ofercie firmy RENEX. gulacje temperatury i wysoką funkcjonalność ka lutownica kosztuje mało, jest zgrabna,
Tylko zupełnie początkującym można do- (grot lutowniczy  groty o różnych kształtach lekka i pasuje do ręki. Jednak do seryjnego
radzić zakup taniej zwykłej lutownicy o mo- i wymiarach, dysza do wydmuchu gorącego lutowania podczas montażu elementów na
cy około 30W (24...35W). Będzie to zakup powietrza, gorący nóż do obróbki tworzyw, płytce drukowanej praktycznie się nie nadaje
tymczasowy, bo generalnie są to lutownice osłona do obkurczania koszulek i folii termo-  za szybko traci temperaturę. Na pewno nie
niezbyt wygodne i mało trwałe. Istotną zale- kurczliwych). Lutownice dysponują wysoki- uda się za jej pomocą niczego zlutować na
mi temperaturami pracy: grot nagrzewa siÄ™ wolnym powietrzu  ruch powietrza oznacza
do 580oC wcią- silne chłodzenie i w takich warunkach mała
gu kilkudziesię- lutownica jest bezużyteczna.
ciu sekund, wy- Niemniej warto mieć taką małą lutownicę
dmuchiwane po- w swoim arsenale, ale tylko do pracy z ele-
wietrze do mentami SMD, ewentualnie do sporadycz-
650oC. NiewÄ…t- nych prac serwisowych.
pliwie ich pod- Zbigniew Orłowski
Fot. 18
Fot. 16
Elektronika dla Wszystkich
27
Listy od Piotra
O paskudztwach i czarodziejach,
czyli zakłócenia w układach elektronicznych
część 1
Prezentowany cykl artykułów przeznaczo- zajmują się dziedziną nieporównanie tygodnie po zainteresowaniu się elektro-
ny jest wyłącznie dla  analogowców , czy- łatwiejszą, a podane dalej informacje mo- niką i po przeczytaniu kilku książek. Arty-
li tych, którzy budują układy analogowe, głyby im poważnie zaszkodzić, na zawsze kuł ten uświadomi im, że dobry konstruk-
zarówno audio, jak i pomiarowe. Poniż- odbierając spokój umysłu! tor musi zdobyć solidną dawkę wiedzy te-
szego artykułu pod żadnym pozorem nie Artykuł powinni natomiast koniecznie prze- oretycznej i praktycznego doświadczenia,
powinni czytać ci, którzy wykorzystują czytać wszyscy ci, którym wydaje się, a tego nie sposób osiągnąć ani w dwa
wyłącznie układy cyfrowe!  Cyfrowcy iż konstruktorem można zostać w dwa tygodnie, ani nawet w dwa miesiące.
gające przy każdym układzie scalonym. zadaniem dla różdżkarzy i magików, tylko
Uwaga! Osoby niepełnoletnie Wprawdzie po dodaniu kondensatorów sa- dla świadomych konstruktorów. Niestety,
mogą przeczytać niniejszy artykuł mowzbudzenie, które można było zaobser- wielu młodych elektroników, którzy próbują
wyłącznie pod opieką wykwalifiko- wować na oscyloskopie, ustępuje. Jednak swoich sił budując różne układy, żyje w bło-
wanych osób dorosłych! wyraz
nie widać, że układ nadal ma tendencje giej nieświadomości czyhających na nich pu-
Artykuł zawiera bowiem wiele do oscylacji, a co gorsza, uzyskane parame- łapek. I to jest cały problem. Inna sprawa, że
szokujących wiadomości, które mo- try daleko odbiegają od założonych. Z kolei w literaturze materiałów na ten temat jest
gą nieprzygotowanego odbiorcę po- po zaekranowaniu, zakłócenia okazują się bardzo mało, a w popularnej literaturze pol-
zbawić snu, doprowadzić do cięż- być nawet większe niż bez ekranowania, skojęzycznej chyba nie pojawiło się nic god-
kiego rozstroju nerwowego, a na- a układ niby pracuje, ale czasem zaczyna się nego polecenia.
wet do śmierci ze zmartwienia. zachowywać jakoś dziwnie - co jakiś czas, Z zamiarem napisania artykułu na ten te-
absolutnie nieregularnie, z zupełnie tajemni- mat noszę się od lat. Według pierwszych pla-
czych powodów zaczyna  szaleć - sygnał nów miał to być materiał do Notatnika Prak-
Po wykonaniu tranzystorowego wzmacnia- wyjściowy zmienia się według nieodgadnio- tyka w siostrzanej Elektronice Praktycznej.
cza mocy okazuje się, że układ się wzbudza. nych reguł. I co najgorsze, schemat na pew- Póz
niej miał to być jeden z Listów od Piotra
Po dodaniu kilku kondensatorów samowzbu- no jest dobry, wzorowany na profesjonalnym w EdW. Do omówienia problemu zakłóceń
dzenie ustępuje, jednak dodane kondensatory urządzeniu (wzorowany to za mało powie- i masy zmobilizowało mnie zadanie 41 ze
haniebnie obcinają pasmo od góry. Mało te- dziane - został żywcem zerżnięty z fabrycz- Szkoły Konstruktorów, polegające na zbudo-
go, ku zgryzocie twórcy, poziom przydz
wię- nej instrukcji serwisowej). Tam działał, więc waniu urządzenia wykrywającego przewody
ku sieci okazuje się porażająco duży. Doda- dlaczego tutaj nie chce? Siły nieczyste? wiodące prąd. Okazało się, że wielu uczestni-
wanie kondensatorów filtrujących w zasila- Amoże to kara za plagiat? ków prowadziło poszukiwania zupełnie po
czu, a potem w każdym możliwym punkcie Czy właśnie tak wygląda dzień powszedni omacku, nie rozróżniając wpływu pól ma-
układu nic nie daje. Dolutowanie do masy elektronika  analogowca ? gnetycznych od elektrycznych.
dodatkowego grubego przewodu też nie po- Niestety, często tak bywa. Układy działa- Napisałem wtedy znaczną część tego arty-
prawia sytuacji. Jedynie przy zasilaniu z ze- ją znakomicie tylko na papierze. kułu. Jednak ważne bieżące zajęcia wielo-
wnętrznego zasilacza układ jako tako pracu-  Cyfrowiec śmieje się z takich kłopotów. krotnie przesuwały termin ukończenia, aż
je. Właśnie jako tako - po przeprowadzeniu Dodaje tylko kondensatory filtrujące zasila- wreszcie ukazuje się on dopiero teraz.
pomiarów poziom zniekształceń nielinio- nie - jeśli się ewidentnie nie pomyli i czegoś Artykuł porusza wszystkie kluczowe za-
wych okazuje się tak duży, że wstyd powie- nie poplącze, prawie każdy układ cyfrowy gadnienia związane z problemami, jakie na-
dzieć, a na dodatek układ nadal ma dziwne działa i nie sprawia kłopotów. potykają  analogowcy , ale oczywiście nie
tendencje do samowzbudzenia, ale tylko przy Czyżby w technice analogowej obowiązy- uwzględnia wszystkich szczegółów. Oprócz
dużych ujemnych sygnałach wyjściowych. wały inne zasady niż w cyfrowej? wiedzy teoretycznej niezbędna jest praktyka,
Nic nie pomaga wymiana tranzystorów na Nic z tych rzeczy! Po prostu podczas kon- praktyka i jeszcze raz praktyka.
odpowiedniki lepszej firmy. Godziny spę- struowania układów analogowych niedo-
dzone na próbie znalezienia przyczyn za po- świadczony kandydat na konstruktora popeł- EMC?
mocą oscyloskopu okazują się stracone. Sy- nia szereg błędów, które mszczą się w opisa- Temat pól elektrycznych, magnetycznych
tuacja staje się dramatyczna, wręcz bezna- ny sposób. Ogromna większość kłopotów i ekranowania wydaje się ogromnie trudny.
dziejna. Nikt ze znajomych elektroników nie przytrafiających się amatorom (i nie tylko) Zwłaszcza że podręczniki zawierają obszerne
potrafi pomóc... wynika z braku znajomości kluczowych za- opisy wręcz naszpikowane trudnymi wzora-
Układ zostaje wstydliwie odstawiony sad albo z faktu pominięcia i zaniedbania mi. Rzeczywiście, jeśli do analizy problemu
w najciemniejszy kąt pracowni i z czasem podstawowych reguł projektowych. wykorzystywane byłyby równania Maxwella,
staje siÄ™ z
ródłem części  z odzysku . Temat zakłóceń, zniekształceń, przy- zadanie byłoby bardzo trudne, na pewno nie
Podobnie dzieje się przy próbie zbudowa- dz
więku otoczony jest gęstą mgłą tajemnicy, do ugryzienia dla zdecydowanej większości
nia jakiegoś czułego i precyzyjnego układu a wielu elektroników uważa, że są to dziedzi- Czytelników EdW. W układach, gdzie często-
pomiarowego na bazie wysokiej klasy ny, w których  zwyczajna wiedza nic nie da- tliwości pracy wynoszą setki megaherców
wzmacniacza operacyjnego. Układ haniebnie je, a sukces zależy tylko od przypadku i od... i więcej dochodzą do głosu zjawiska falowe,
się wzbudza. Niestety nie sprawdza się po- tajemniczych praktyk graniczących z magią. rzeczywiście czasem dzieją się rzeczy dość
wszechnie znana reguła - zaekranować co się Tymczasem redukcja zakłóceń, szumów, dziwne. Przy mniejszych częstotliwościach,
da i dodać ceramiczne kondensatory odsprzę- brumów i innych śmieci wcale nie jest do powiedzmy kilkudziesięciu megaherców,
Elektronika dla Wszystkich
28
Listy od Piotra
nie jest aż tak z
le - problem można znacznie występuje jeszcze przenikalność dielektryka, pojemności. Tabela 1 pokazuje szacunkowe
uprościć i pokazać proste zależności. ale to dla naszych rozważań nie jest istotne. wartości pojemności w realnych układach.
Na marginesie warto zaznaczyć, że oma- W wielu przypadkach właśnie pojemności Warto też mieć wyobrażenie, jaką reak-
1
wiane tu informacje mają bardzo ścisły zwią- są przyczyną przenikania zakłóceń. Żeby tancję
(Xc = )
2Ä„fC
zek z inną ważną sprawą  tak zwaną kompa- z nimi skutecznie walczyć, trzeba dobrze
tybilnością elektromagnetyczną. Niezbyt zrozumieć problem. Rysunek 2a pokazuje mają tego rzędu pojemności przy różnych
szczęśliwe określenie: kompatybilność elek- prosty obwód prądu zmiennego. Od czego częstotliwościach. Pokazuje to tabela 2.
tromagnetyczna (EMC  electromagnetic zależy napięcie na rezystancji R? Wystarczy Analiza tabel pokazuje jasno, że nawet ma-
compatibility) dotyczy nie tylko ochrony i po- przerysować schemat, jak na rysunku 2b, by łe pojemności rzędu pojedynczych pikofara-
datności na zakłócenia przenikające różną bez cienia wątpliwości potraktować elemen- dów czy nawet ułamków pikofarada mogą być
drogą, ale przede wszystkim generowania ty RC jako dzielnik napięcia. Napięcie na re- powodem przenikania znacznych zakłóceń
własnych zakłóceń. Współczesny zawodowy zystorze będzie tym większe, im większa bę- do obwodów o dużej rezystancji. Dodatko-
konstruktor musi spełnić wymagania wielu dzie jego rezystancja. Napięcie na R zależy wo trzeba pamiętać, że nie tylko częstotli-
szczegółowych norm. W praktyce okazuje też od pojemności oraz od częstotliwości  wość przebiegu się liczy, ale ogromne
się, że najtrudniejszą częścią zadania nie jest czym wyższa częstotliwość, tym większe na-
wcale opracowanie działającego układu, tyl- pięcie na rezystorze, bo reaktancja kondensa- Tabela 2
ko dopracowanie go tak, żeby spełniał wszy- tora maleje. Wszystko jest jasne. Dla
pojemność reaktancja
1kHz 10kHz 100kHz 1MHz
stkie, coraz ostrzejsze normy dotyczące bez- konkretnych danych należałoby prze-
1000pF 160k 16k 1,6k 160
&! &! &! &!
pieczeństwa oraz podatności na zakłócenia prowadzić niezbyt skomplikowane
100pF 1,6M 160k 16k 1,6k
&! &! &! &!
i generacji własnych zakłóceń, zarówno przez obliczenia, uwzględniające przesu-
10pF 16M 1,6M 160k 16k
&! &! &! &!
pola, jak i przez obwody sieci zasilającej. Ce- nięcie fazy prądu i napięcia  do ta- 1pF 160M &! 16M &! 1,6M &! 160k &!
lem tego artykułu nie jest jednak omawianie kich obliczeń dosko-
norm, tylko pokazanie z
ródeł problemów. nale nadają się liczby
zespolone. Ale w ni-
Dwie, a nawet niejszym artykule ta-
cztery pułapki kie szczegóły nie są
Generalnie przyczyną kłopotów są oddziały- istotne. Rozważmy
wania elektromagnetyczne oraz ukryte szko- teraz dziwny na
dliwe parametry elementów. Dla wyraz
nego pierwszy rzut oka
rozróżnienia warto je podzielić na cztery grupy: przykład z rysunku
1. zakłócenia przenoszone przez pole elek- 3a. Literką A zaznaczyłem linię (ścieżkę) Rys. 3
tryczne, prowadzącą sygnał zmienny ze z
ródła, np.
Rys. 4
2. zakłócenia przenoszone przez pole magne- generatora, do obciążenia RL. Literą B za-
tyczne, znaczyłem jakiś inny obwód (ścieżkę)
3. zakłócenia przenoszone przez pole elek- w tymże urządzeniu. W rzeczywistym ukła-
tromagnetyczne, dzie między liniami (ścieżkami) A i B za-
4. szkodliwe, ukryte parametry użytych ele- wsze występuje jakaś niewielka pojemność.
mentów. Bliższe przyjrzenie się rysunkowi 3a wska-
Przyjrzyjmy się im teraz kolejno. zuje, że można tu rozpatrywać dokładnie ta-
ki sam obwód, jak na rysunkach 1 i 2. Obwód
1. Przeklęte pojemności, z rysunku 3a można przedstawić jak na ry-
czyli pole elektryczne w praktyce sunku 3b, a po pominięciu nieistotnego dla
Jak wiadomo, między jakimikolwiek przed- prezentowanych rozważań rezystora RL 
miotami metalowymi (ogólnie przewodnika- jak na rysunku 3c. Oznacza to, że w  po-
mi), rozdzielonymi warstwą izolatora, wystę- stronnym rezystorze Rx popłynie prąd ze
puje pojemność elektryczna. Klasyczny, z
ródła G właśnie dlatego, że między elemen-
podręcznikowy rysunek 1 pokazuje kluczo- tami, ścieżkami i obwodami zawsze wystę-
we zależności dla kondensatora płaskiego, pują szkodliwe pojemności. Zanim przej-
składającego się z dwóch płyt (A, B), każda dziemy do omówienia środków zaradczych,
o powierzchni S, umieszczonych równolegle pozostańmy przy problemie pasożytniczych
do siebie w odległości d. Pojemność wynosi:
C= µ S/ d
Wzór ten pokazuje ogólną zależność:
pojemność kondensatora jest wprost propor-
cjonalna do powierzchni S i odwrotnie
proporcjonalna do odległości d. We wzorze
Rys. 2
Tabela 1
człowiek  ziemia 500pF...1nF
sieć - masa układu zasilanego z sieci 50...300pF
kabel ekranowany: ekran  żyła 70...120pF/m
kabel żyła-żyła 20...100pF/m
złącze pin-pin 1...3pF
transoptor wejście-wyjście 1..3pF
Rys. 1
Elektronika dla Wszystkich
29
Listy od Piotra
znaczenie ma kształt przebiegu. Podane re- w typowych układach cyfrowych, jednak da wstawienie blachy według rysunku 6, nie
aktancje dotyczą przebiegu sinusoidalnego o sobie znać wukładach mieszanych cyfro- zmniejszy w istotny sposób pojemności wy-
o danej częstotliwości. Tymczasem przebie- wo-analogowych, gdzie występują obwody padkowej, a nawet może znacznie pogorszyć
gi o innych kształtach są w istocie złoże- o wielkiej impedancji. Dlatego o problemie sytuację, ponieważ taka blacha okaże się an-
niem sygnałów harmonicznych o częstotli- nie wolno zapomnieć. Warto pamiętać, iż teną,  zbierającą dodatkowe  śmieci .
wościach będących całkowitymi wielokrot- każdy obwód, gdzie występują sygnały Może wydawało Ci się, że wstawiając
nościami częstotliwości podstawowej. zmienne, jest z
ródłem tego typu zakłóceń dla blachę według rysunku 6, zastosowaliśmy
W praktyce problem najbardziej dotyczy wszystkich innych obwodów. Jest to nieunik- tak zwane ekranowanie, uchodzące za sku-
przebiegu prostokątnego. Czym ostrzejsze nione i co bardzo ważne nie można tego typu teczny sposób walki z zakłóceniami. Tym-
zbocza, tym więcej składowych o częstotli- oddziaływań zmniejszyć zupełnie do zera. czasem samo wstawienie takiego  ekranu
wościach wielokrotnie większych od czę- Można i trzeba natomiast zmniejszyć je do z reguły pogarsza, a nie polepsza sytuację.
stotliwości podstawowej. Przykładowo jeśli poziomu akceptowalnego dla danej sytuacji. Gdzie tkwi błąd?
w systemie cyfrowym z układami CMOS Rozważmy dokładniej, od czego będzie zale- Odpowiedz
jest prosta
(74HC, 74HCT) zasilanym napięciem żeć poziom ewentualnych zakłóceń? Jak  aby ekranowanie
5V napięcie zmienia się o 5V w czasie 10 wskazuje rysunek 4a, od wielkości rezystan- było skuteczne,
A
nanosekund (niezależnie od częstotliwości cji Rx i szkodliwej pojemności sprzęgajacej ekran obowiązkowo
przełączania), to przy pojemności montażo- C . Po pierwsze, czym większa rezystancja należy połączyć z ma-
AB
B
wej C równej tylko 0,1pF, sprzęgającej do Rx, tym większe oddziaływanie. Tu widać C są. Jeśli ekran (punkt
AB
obwodu o rezystancji Rx równej 1M&!, na kluczowy powód, dla którego nie należy nie- oznaczony C) zostanie
Rys. 7
tej rezystancji pojawią się szpilki o amplitu- potrzebnie zwiększać rezystancji w obwo- dołączony do masy, to
dzie 5V i czasie trwania 100ns. Ilustruje to dach, gdzie należy zachować niski poziom za- teoretycznie do rezystora Rx nie powinna do-
rysunek 4a. Tu trzeba lojalnie przyznać, iż kłóceń. Po drugie, czym mniejsza pojemność trzeć ani odrobina sygnału z generatora 
w praktyce takie sytuacje zdarzają się rzad- sprzęgająca, tym lepiej (natomiast zwykle nie wskazuje na to rysunek 7. Co ciekawe, ekran
ko, bo rzadko obwody zakłócane są czystą mamy wpływu na częstotliwość, bo ta jest eliminujący zakłócenia przenoszone przez po-
rezystancją o wartości rzędu 1M&!, a wgrę związana z przeznaczeniem układu). Na pew- le elektryczne wcale nie musi być gruby  wy-
wchodzą tu dodatkowe czynniki. Na przy- no można zmniejszyć tę szkodliwą pojemność starczy nawet cieniutka folia aluminiowa,
kład, jak pokazuje rysunek 4b, obecność sprzęgającą, oddalając  nadajnik od  odbior- byle była trwale połączona do masy. Z tym
pojemności wejściowej znacząco redukuje nika . To w zasadzie dobry sposób, ale nie za- może jednak być poważny problem, bo takiej
takie szkodliwe szpilki, a uproszczony sche- wsze wystarczająco skuteczny, zwłaszcza folii nie można lutować, a niedbale wykona-
mat zastępczy wygląda jak na rysunku 4c. w dzisiejszych miniaturowych urządzeniach. ne połączenia zaciskanie z czasem mogą oka-
Ponieważ pojemność wejściowa bramki Jak wskazuje rysunek 1, pojemność jest od- zać się nieskuteczne, gdy wskutek braku po-
(czy innego wejścia) jest rzędu 10pF, a po- wrotnie proporcjonalna do odległości między łączenia z masą sytuacja będzie jak na rysun-
jemność sprzęgająca rzędu 0,1pF, więc obwodami, więc na przykład czterokrotne ku 6. Dobrym ekranem elektrostatycznym
dzielnik pojemnościowy C /Cwe redukuje zwiększenie odległości daje czterokrotne jest blacha i folia miedziana, ewentualnie
AB
amplitudę szpilek na rezystorze około stu- zmniejszenie pojemności C . Tymczasem mosiężna, która się łatwo lutuje  choćby su-
AB
krotnie  wtedy ewentualne  śmieci o am- często trzeba zakłócenia stłumić kilkadziesiąt rowe płytki, czyli laminat służący do produk-
plitudach 50mV nie mają znaczenia w ukła- razy  w takich przypadkach wymagane cji obwodów drukowanych. Można stosować
dach cyfrowych, choć nie zawsze można je zwiększanie odległości nie jest możliwe. Czy różne sposoby ekranowania, na przykład cał-
pominąć w czułych układach analogowych. zmieni sytuację wstawienie między obwody kowicie zaekranować obwody zakłócające 
W systemach cyfrowych zazwyczaj sytua- metalowej blachy, według rysunku 5? umieścić je w uziemionym metalowym pu-
cja jest jeszcze korzystniejsza, bo bardzo Metalowa blacha oczywiście może być dełku. Zwykle jednak lepiej jest ekranować
rzadko występują tam obwody o wewnętrz- potraktowana jako okładka kondensatora. obwody  odbiorcze , do których zakłócenia
nej impedancji rzędu 1M&!. Choć na przy- Można narysować schemat zastępczy z taką przenikają. Więcej informacji o ekranowaniu
kład obwody wejść bramek CMOS mają blachą  patrz rysunek 6. Wstawienie blachy zawartych jest w dalszej części cyklu.
ogromną rezystancję wielu megaomów, opi- ni e j a ko Należy z całą mocą podkreślić, że rysunek
sywane zakłócenia pojemnościowe nie są podzieliło 7 pokazuje sytuację w sposób uproszczony,
groz
ne, ponieważ są tłumione przez małą dotychcza- więc w rzeczywistości z kilku powodów za-
rezystancję wyjściową bramek, która za- sową po- kłócenie nie zostanie stłumione całkowicie.
zwyczaj jest rzędu 100&! lub jeszcze mniej. j emność Poza tym dotychczasowa analiza pokazuje
Ilustrują to rysunki 4d, 4e. C na tylko, że ekranowanie znakomicie pomaga
AB
Znając szybkość narastania napięcia prze- dwie po- walczyć z zakłóceniami przenoszonymi
biegów prostokątnych w woltach na nanose- jemności przez pojemności montażowe i pole elek-
kundę, można też obliczyć prąd, jaki popły- C i C . tryczne, a może okazać się zupełnie niesku-
AC CB
nie przez pojemność sprzęgającą C Na pierw- teczne w przypadku zakłóceń przenoszonych
AB
Rys. 5
w chwili wystąpienia zbocza. Dla typowych szy rzut oka może wyglą- innymi drogami, co zostanie omówione
układów cyfrowych TTL (74xx, 74LS, dać, że wypadkowa pojem- w dalszej części artykułu. My na razie pozo-
Rys. 6
74HC, 74HCT) można przyjąć w uproszcze- ność się zmniejszy, bo przy stańmy przy szkodliwych pojemnościach,
niu szybkość 1V/ns, co da 1mA prądu na szeregowym łączeniu kon- czyli przy zakłóceniach przenoszonych przez
każdy pikofarad pojemności sprzęgającej. densatorów pojemność wy- pole elektryczne.
Przy pojemności 0,1pF szacunkowe amplitu- padkowa zawsze jest Na rysunku 8 pokazane są dwie wersje
da szpilek prądu będzie rzędu 0,1mA. Prąd mniejsza od każdej z po- regulatora poziomu i barwy dz
więku. Róż-
ten płynąc przez jakąś oporność wywoła na jemności składowych. Nie- nią się wartościami elementów, niemniej
niej odpowiedni spadek napięcia. stety, tu nie mamy do czy- charakterystyki, przynajmniej teoretycznie,
Choć sprawa przenikania zakłóceń przez nienia z klasycznym łącze- powinny być identyczne, bo rezystancje i po-
pojemności montażowe nie jest istotna niem kondensatorów  jemności zostały zmienione proporcjonalnie.
Elektronika dla Wszystkich
30
Listy od Piotra
Rys. 8
Co powiesz o odporności na zakłócenia prze- impedancji, na przykład punktu oznaczonego
noszone drogą pojemnościową, czyli na za- X na rysunku 8b (gdy np. elementy bierne
kłócenia elektrostatyczne? montowane byłyby przy potencjometrach
Tak jest! Układ z rysunku 8b, z dużymi i dołączone kablami do wzmacniacza opera-
opornościami, jest gorszy, zdecydowanie cyjnego). Jeśli są to np. dwie żyły przewodu
bardziej podatny na zakłócenia (ponadto nie taśmowego o długości 20cm, pojemność
będzie miał parametrów identycznych z wer- między żyłami może wynieść nawet 20pF,
sją z rysunku 8a właśnie z uwagi na wpływ czyli będzie zbliżona do pojemności C8. Sy-
różnych pasożytniczych pojemności, w tym tuacja będzie jak na rysunku 2 - przez taką
montażowych i wejściowych). Intuicja słu- pasożytniczą pojemność między żyłami ka-
sznie podpowiada, że podatne na zakłócenia bla z łatwością mogą  przełazić rozmaite
będą obwody, gdzie płyną małe prądy i gdzie szkodliwe sygnały. Warto wziąć pod uwagę,
prądy zakłócające będą porównywalne z prą- że dla częstotliwości 10kHz pojemność 20pF
dami użytecznymi. Także ten punkt widzenia będzie mieć reaktancję 800k&!, co w układzie
wskazuje, że należy pracować z większymi z dużymi opornościami zaowocuje znacz-
prądami roboczymi, czyli mniejszymi opor- nym przesłuchem lub zmianą charakterystyki
nościami. O ile to możliwe, i to nie tylko ze częstotliwościowej lub nawet zniekształce-
względu na odporność na zakłócenia, ale też niami. Aby uniknąć problemu, warto w takim
na szumy własne, warto stosować możliwie wypadku zastosować nie przewód taśmowy,
małe, a właściwie  umiarkowane , wartości ale pojedyncze przewody, które będą oddalo-
oporności roboczych. Wartości rzędu ne i szkodliwa pojemność między nimi bę-
1k&!...10k&! sÄ… zwykle optymalne. Ograni- dzie radykalnie mniejsza. Jeszcze lepiej ob-
czeniem z drugiej strony będzie wydajność niżyć oporności robocze, np. według rysunku
prądowa elementów czynnych oraz moc strat. 8a, co dodatkowo zwiększy odporność na za-
Warto tu wspomnieć o problemie przesłu- kłócenia przychodzące z zewnątrz.
chów w sprzęcie audio. Jeśli na przykład są- Za miesiąc zajmiemy sie zakłóceniami
siadują ze sobą dwie żyły kabla i w jednej przenoszonymi przez pole magnetyczne.
występuje sygnał zmienny audio, zawierają-
cy także wysokie częstotliwości 10...20kHz.
Druga żyła dołączona jest do punktu o dużej Piotr Górecki
Elektronika dla Wszystkich
31


Częstościomierz
Częstościomierz
radiowy
radiowy
2666
2666
Do czego to służy? wych odbiornika. Samo wyświetlenie często- przypadku będzie to podział przez 8, który
Do niedawna większość odbiorników radio- tliwości odbieranej odbywa się metodą pośre- rozszerzy zakres pomiarowy wejścia licznika
wych posiadała analogowe skale częstotli- dnią, ponieważ od uzyskanego pomiaru z he- U3 z kilkudziesięciu do kilkuset MHz.
wości, a sam proces odnalezienia właściwej terodyny musimy odjąć stałą wartość często- Drugi tor wejściowy - tor AM - to prosty
stacji nie nastręczał większego kłopotu. Dia- tliwości pośredniej odbiornika. Oczywiście wtórnik emiterowy, zbudowany za pomocą
metralna zmiana nastąpiła po przestrojeniu cały ten proces wykonywany jest poprzez szybkiego tranzystora Q1. Ma on na celu
ich ze standardu wąskiego OIRT (65,5- licznik częstotliwości, a my otrzymujemy już zmniejszyć wpływ licznika na układ badany.
74MHz) na szeroki CCIR (88,5-108MHz). gotowy wynik w postaci częstotliwości aktu- W tym kanale wstępny podział sygnału nie
Objawiło się to kilkakrotnym wzrostem licz- alnie odbieranej stacji. jest wymagany, ponieważ wejścia licznika są
by odbieranych stacji, częstym brakiem czy- Właśnie taki klasyczny sposób pomiaru w stanie przyjąć bezpośrednio sygnał do kil-
telności skal i niekiedy zbyt małą selektyw- częstotliwości został przedstawiony poniżej, kudziesięciu MHz.
nością odbiorników. Czynniki te skłoniły zbudowany w oparciu o wysoce specjalizo-
mnie do budowy cyfrowego wskaz
nika czę- wane układy scalone firmy SANYO, dzięki
stotliwości, który by ułatwił odszukanie wła- czemu uzyskano duże uproszczenie układu,
ściwej stacji radiowej i poprawił efekty wizu- małe gabaryty i niski poziom emitowanych
alne całego radioodbiornika. zakłóceń.
Proponowany miernik niekoniecznie musi
służyć do odczytu częstotliwości odbiorni- Jak to działa?
ków radiowych, ale także do prostych odbior- Schemat ideowy miernika przedstawiony zo-
ników nasłuchowych składanych przez ama- stał na rysunku 2. Możemy go podzielić na
torów. Oprócz tego idealnie nadaje się dla 5 części: stopień wejściowy FM (LB3500),
tych wszystkich, którzy przestrajają lub będą stopień wejściowy AM (BF240), licznik czę-
przestrajali odbiorniki radiowe, a nie posiada- stotliwości (LC7265), wyświetlacz LED
ją częstościomierza serwisowego. i stabilizator napięcia (78L05).
Jak wiemy, aktualnie spotykane w skle- Stopień wejściowy toru FM został zbudo-
pach odbiorniki radiowe wyposażone w wy- wany w oparciu o jednorzędowy preskaler U1
świetlacz częstotliwości działają w oparciu pracujący przy wysokich częstotliwościach, Rys. 1 Schemat blokowy
o jedno z dwóch rozwiązań technicznych. posiadający wstępny wzmacniacz w.cz. zinte-
Najczęściej spotykany, a zarazem najbar- growany z cyfrowym dzielnikiem. W tym Rys. 2 Schemat ideowy
dziej zaawansowany
technicznie, to wy-
świetlacz częstotliwo-
ści zadanej. Jego dzia-
Å‚anie polega na wybra-
niu częstotliwości za
pomocÄ… mikroproceso-
ra, a następnie dopro-
wadzeniu do jej odbio-
ru poprzez złożone
układy scalone.
Drugi, znacznie pro-
stszy sposób pomiaru
częstotliwości odbiera-
nej przedstawiony zo-
stał na schemacie blo-
kowym (rysunek 1).
Jest to faktyczny mier-
nik częstotliwości po-
bierający sygnał z hete-
rodyny stopni wejścio-
Elektronika dla Wszystkich
49
Oba sygnały po przejściu przez stopnie Sam montaż proponuję zacząć od zamon- Tor AM
wejściowe trafiają na kompletny programo- towania wszystkich elementów za wyjątkiem Rozpoczynamy od ustawienia miernika na
walny licznika częstotliwości CMOS U3. Po- LB3500 i LC7265. Następnie należy połą- prace AM - przełącznik S4 w pozycję ON
przez odpowiednie ustawienie stanów na je- czyć obie płytki drukowane między sobą (praca AM).
go wyprowadzeniach (patrz rysunek 3) de- zgodnie z rysunkiem 6, podać napięcie zasi- Następnie musimy ustalić częstotliwość
cydujemy o wyborze zliczanego kanału lania i sprawdzić poprawność pracy stabiliza- pośrednią odbiornika AM, która najczęściej
i związanej z nim częstotliwości pośredniej. tora LM78L05. Po upewnieniu się, że napię- zawiera się w przedziale od 450 do 470MHz.
cia są właściwe, a na płytce nie ma żadnych Ustalamy to poprzez odnalezienie filtru p.cz.,
Rys. 3 zwarć, montujemy układy U1 i U3. na którym najczęściej będzie napisana często-
Jako ostatni element montujemy rezystor tliwość pośrednia. Będzie się on znajdował
kropki dziesiętnej R9 pomiędzy 6 wyprowa- najprawdopodobniej w środkowej części
dzeniem U3 a segmentem  h trzeciego wy- odbiornika AM, zaznaczony na płytce jako
świetlacza LED. CF?, F?, FC?, Z? lub K? Gdyby tak nie było,
Jeżeli montaż został wykonany bezbłę- to może oznaczać, że mamy do czynienia z fil-
dnie, zastosowano sprawne elementy i mier- trem LC. W takim przypadku musimy zacząć
nik reaguje na sygnały zmiennoprądowe, od odszukania heterodyny, którą dużo trudniej
możemy uznać układ za wstępnie urucho- zlokalizować niż w torze FM. Spowodowane
miony. jest to dużo niższymi częstotliwościami, przez
co konstruktorzy nie trzymają się ścisłych re-
Podłączenie do odbiornika
Dalsza droga to wyświetlenie odbieranej guł techniki w.cz. Dlatego jeśli nie posiadamy
częstotliwości radiowej na wyświetlaczach Tor FM schematu ideowego danego odbiornika, najła-
typu LED. Częstotliwość heterodyny w radioodbiorni- twiejszy sposobem może być odnalezienie sy-
W rozwiązaniu tym zrezygnowano z nieza- kach fabrycznych jest zawsze większa od gnału o największym poziomie za pomocą
leżnych rezystorów dla każdego z segmentów częstotliwości odbieranej o częstotliwość po- sondy w.cz. Będzie to miejsce pracy hetero-
wyświetlaczy, na rzecz jednego wspólnego średnią, która wynosi 10,7MHz. Dlatego aby dyn, do którego dopniemy się poprzez
anodowego R8. Do- uzyskać prawidłowy odczyt, musimy ją od-
prowadziło to do nie- jąć - ustawiając przełącznik S1 w pozycji ON Rys. 6
znacznego uszczerbku (-10,7MHz). Następnie ustawić przełącznik
na jakości wyświetla- S4 w pozycji OFF (praca FM) i podłączyć
nych cyfr, a zaowoco- napięcie zasilania ok.12V o wydajności prą-
wało dalszym upro- dowej minimum 80mA.
szczeniem układu Po tym przygotowaniu miernika do pra-
i zmniejszeniem płytki cy następna czynność to odszukanie głowi-
drukowanej. cy FM w odbiorniku radiowym. Można to
Zadaniem stabili- zrobić poprzez odnalezienie niezależnie
zatora napięcia U2 jest ekranowanego miejsca na płytce bądz
po
zapewnienie popraw- wewnętrznym przewodzie biegnącym od
nej pracy układów U1 gniazda anteny FM do wejścia głowicy.
i U3 przy dużych wa- Następnie przyglądamy się jej, czy nie po-
haniach napięcia zasi- siada ona już wyjścia sygnału heterodyny,
lającego. często spotykanego w głowicach uniwersal-
nych mogących współpracować z synte-
Montaż i uru- zerem częstotliwości PLL. Jeżeli znajdzie-
chomienie my takie wyprowadzenie, to wystarczy bez-
Cały miernik zmonto- pośrednie połączenie między nim a wej-
wano na dwóch płyt- ściem FM miernika. Gdyby jednak takiego
kach drukowanych wyjścia nie było, to wykonujemy je sami
pokazanych na rysun- zgodnie z rysunkiem 7. Do tego musimy
kach 4 i 5. najpierw odszukać cewkę heterodyny
w głowicy. Rozpoznamy ją po aluminio- Rys. 7
wym lub mosiężnym rdzeniu, ewentualnie
poprzez kolejne zbliżanie palca do każdej Rys. 8
z cewek. Najbardziej wrażliwa z cewek na
dotyk będzie cewką heterodyny. Pamiętaj-
my jednak, że cewka pomiarowa powinna
być zamocowana na tyle blisko cewki hete-
rodyny, żeby zapewnić stabilny odczyt
miernika w całym zakresie UKF. Możliwe
jest, że spowoduje to niewielkie odstrojenie
heterodyny i będzie ona wymagać skorygo-
wania. Jeżeli tak, to najlepiej wykonać to
przy pomocy plastikowego wkrętaka. Gdy-
by poziom heterodyny okazał się zbyt mały
to dopuszczalne jest sprzężenie poprzez nie-
wielką pojemność zgodnie z rysunkiem 8.
Elektronika dla Wszystkich
50
niewielką pojemność zmniejszającą do mini- 2) Trudnościami w zdobyciu kwarcu
mum obciążenie heterodyny. Niestabilny od- 7,2MHz. Rozwiązaniem jest zastąpienie go
czyt miernika może być powodem zbyt małej kwarcem o połowę mniejszym i łatwo do-
pojemności sprzęgającej z wejściem miernika. stępnym (często spotykanym np. w układach
Możemy temu zaradzić poprzez zwiększenie DTMF) 3,57MHz. Będzie to niestety wyma-
pojemności lub też przez małą zmianę wejścia gało wzbudzenia go na częstotliwości harmo-
miernika zgodnie z rysunkiem 9. Kolejną nicznej poprzez dodanie i dobranie dwóch
czynnością będzie ustawienie odbiornika ra- elementów C12 i L1.
diowego na znaną częstotliwość i przełączni- Układ został praktycznie wypróbowany
ków S2 i S3 tak, żeby uzyskać jak najmniejszy z takimi odbiornikami jak : TOSCA AWS-
błąd odczytu na wyświetlaczu. 303, tuner AS-211,  stary RADMOR na
sensorach i amatorskim odbiornikiem nasłu-
chowym VHF (118-174MHZ/AM-FM).
I muszę przyznać, że w torach FM pracował
poprawnie, a podłączanie nie sprawiało żad-
nych kłopotów. Nieco inaczej wyglądało to
w torach AM, gdzie częstotliwość pośrednia
najczęściej wynosiła 465kHz, wnosząc nie-
wielki błąd pomiaru (5kHz).
Roman Biadalski
Rys. 9
Gdyby błąd okazał się zbyt uciążliwy, to
możemy tor pośredniej częstotliwości prze-
Wykaz elementów
stroić na bardziej typowy np. 455kHz. Najła-
Rezystory
twiej będzie to przeprowadzić w torach p.cz.
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&!
typu LC. W torach z filtrami ceramicznymi
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .560k&!
będzie to polegało na wymianie filtru, zestro-
R3-R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3k&!
jeniu filtrów dopasowujących i skorygowa- R8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220/0,5W
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62&!
niu heterodyny.
Kondensatory
Ostatnie czynności to ustawienie prze-
C1,C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100pF ceramiczny
łącznika S4 w pozycje OFF i podłączenie
C2,C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10nF ceramiczny
wejścia miernika oznaczonego na schemacie
C4,C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1nF ceramiczny
 KLUCZ AM/FM do miejsca w radiood- C5,C11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C8,C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10pF
biorniku, które będzie masą układu podczas
C10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/6,3V
pracy na zakresach AM i otwarte podczas
Półprzewodniki
pracy FM.
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LB3500
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM78L05
Możliwości zmian U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LC7265
Q1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BF240
Zmiany proponowanego układu mogą wy-
W1-W4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .D300PAG
niknąć z dwóch powodów:
Inne
1) Słabą jasnością wyświetlanych cyfr
X1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7,2MHz
z powodu zastosowania tylko jednego rezy-
S1-S4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .DIP-SWICH
stora ograniczającego prąd wyświetlaczy.
C12* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60-100pF
L1* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3-4,7µH
RozwiÄ…zanie tego problemu to zastosowanie
dla każdego segmentu wyświetlacza oddziel-
nego rezystora. Niestety będzie to wymagało
Płytka drukowana jest dostępna w sieci
22 rezystorów i małego przeprojektowania
handlowej AVT jako kit szkolny AVT-2666
płytki drukowanej.
Elektronika dla Wszystkich
51
Przypominacz
P
r
z
y
p
o
m
i
n
a
c
z
Przypominacz
P
r
z
y
p
o
m
i
n
a
c
z
lekarski III
l
e
k
a
r
s
k
i
lekarski
l
e
k
a
r
s
k
i
III
Do czego to służy?
ra dz
więku Q1. Generator ten jest zasilany za Kluczowany dz
więk wydaje się skuteczniej-
W tym artykule przedstawiam opis pośrednictwem tranzystora T1. Równolegle szy niż ciągły i gwarantuje mniejszy pobór
wykonania prostego, ale bardzo prak- z Q1 połączony jest kondensator C1, który prądu z niewielkiej baterii.
tycznego urządzenia. Jego przydat- zapewnia prawidłowe działanie generatora Wukładzie zastosowano także trzy dodat-
ność powinni docenić wszyscy, tonu akustycznego. kowe elementy: R1,R2,C2. Pełnią one rolę
którym zależy na przestrzeganiu pra- Odługości impulsu monostabilnego decy- wyłącznika czasowego dz
więku generowa-
widłowej (czytaj: zalecanej przez le- dują wartości R5,C3 i w znacznie mniejszym nego przez Q1. Współpracują z wejściem
karza) częstotliwości dawkowania stopniu R4. Bezpośredni przebieg z wewnę- Master Reset (wyprowadzenie 6 IC1). Stan
leku (leków) lub innych czynności trznego generatora IC1 uzyskać można na niski na tym wyprowadzeniu zezwala na pra-
leczniczych. wyprowadzeniu 2, natomiast podzielony na cÄ™ IC1, wysoki blokuje jÄ….
nóżce 8. Wielkość stopnia podziału ustala Do momentu pojawienia się stanu wyso-
Jak to działa?
odpowiednie podłączenie wyprowadzeń ste- kiego na wyjściu Q kondensator C2 jest roz-
Schemat  przypominacza lekarskiego rujących 12 i 13 (wejścia A i B). W tym ukła- ładowany. Tym samym C2 stanowi zwarcie -
przedstawia rysunek 1. Zasada działania jest dzie oba przyłączone zostały do  plusa zasi- nóżka 6 IC1 jest na potencjale masy - timer
prosta i zrozumiała. W układzie z rysunku 1 lania. Oznacza to najwyższy stopień podzia- odmierza upływ czasu. Gdy to nastąpi, włą-
IC1 pracuje jak generator monostabilny. Tak łu wynoszący 215=32768. czy się na kilkanaście sekund generator aku-
jest wtedy, gdy wejście Mode (wyprowadze- Nóżka 2 została wykorzystana do kluczo- styczny. Zmniejszając pojemność C2 można
nie 10) jest na potencjale masy. Układ IC1 wania tranzystora T1 - pośredniczy w tym skrócić ten czas do wymagań użytkownika.
jest automatycznie kasowany po włączeniu R3. Tym samym po pojawieniu się stanu wy- W tym samym czasie kondensator będzie ła-
zasilania. Dzieje się tak dlatego, że nóżka AR sokiego na wyjściu Q IC1 generator aku- dowany za pośrednictwem R1. Naładowanie
(5) zwarta jest z masÄ… zasilania. Zerowanie styczny Q1 generuje przerywany dz
więk. kondensatora zablokuje pracę generatora
licznika poprzez odłączenie zasilania można IC1, Q1 wyłączy się. Proces odliczania upły-
też przeprowadzić ręcznie. Wystarczy na wu czasu rozpocznie się od początku.
chwilę wcisnąć przełącznik chwilowy S1. Rys. 1 Schemat ideowy
Montaż
Moment kasowania zostanie zasygnalizowa- i uru-
ny zaświeceniem zielonej diody LED D1. chomienie
Pełni ona także funkcję prostej kontrolki sta- Wszystkie elementy przed-
nu litowej baterii 3V. W obwód diody nie stawione na schemacie, po-
włączono żadnego rezystora szeregowego. za baterią 3V, C1 i generato-
Z dwóch powodów. Po pierwsze, funkcję re- rem Q1, znalazły swoje
zystora szeregowego pełni oporność wewnę- miejsce na niewielkiej płyt-
trzna samej baterii. Po drugie, w ten sposób ce drukowanej, przedsta-
łatwiej określić stan rozładowania baterii: wionej na rysunku 2. Mon-
silniejsze przygasanie diody w trakcie krót- taż przeprowadzamy od
kiego testu będzie oznaczało wyższy stopień wlutowania R4, potem R2
wyładowania. Oczywiście, aby nie uszkodzić i R1+R3 (pionowo). Teraz
diody, przy wyższym napięciu zasilania rezy- lutujemy podstawkę pod
stor taki byłby niezbędny. kostkę IC1. W dalszej ko-
Zwarcie wejścia 9 IC1 również do masy lejności: C3, C2 ( na
skutkuje stanem niskim na wyjściu Q (8) po płask ), T1, S1 (porównaj
włączeniu zasilania. Dopiero po wygenero- wycięcia przycisku zazna-
waniu impulsu monostabilnego wyjście czone na płytce - określają
Q zmienia swój stan na przeciwny. Powodu- one kierunek wlutowania
je to zamknięcie obwodu zasilania generato- S1), D1.
Elektronika dla Wszystkich
52
Zmianę opóz
nienia timera najłatwiej prze- kiem) tak, aby zrównać z jej wewnętrzną po-
prowadzić zmieniając wartość rezystora R5. wierzchnią wystające z trzech stron uwypu-
Ze względu na niewielką ilość miejsca, niż- klenia. Nie zeszlifowywujemy tylko uwypu-
szy koszt, wyższą niezawodność zamiast klenia naprzeciwko otworu do przykręcania
przełączników czy jumperów proponuję inne przykrywki. Dzięki temu możliwe będzie
rozwiązanie. Polega ono na połączeniu R5 wmontowanie zlutowanej płytki drukowanej
z resztą płytki za pośrednictwem dwóch do obudowy.
nóżek pochodzących z  precyzyjnej pod- Po osadzeniu w płytce dobranego do na-
stawki pod układ scalony. Zostały one wluto- szych potrzeb R5 zamykamy ją w obudowie.
wane w miejsce R5. Oczywiście kto chce Obudowę skręcamy przy pomocy jednej ma-
może bezpośrednio wlutować R5 licząc się, łej śrubki. Podłączamy baterię. Od tego mo-
w razie potrzeby zmiany ustawionego czasu mentu rozpoczyna siÄ™ proces odliczania cza-
timera, z koniecznością użycia lutownicy. su. W każdej chwili można zmusić timer do
Wpłytkę należy wlutować cztery krótkie odliczania od początku. Aby tak się stało, wy-
odcinki izolowanych przewodów niskonapię- starczy zewrzeć na chwilę S1 lub odłączyć
i ponownie przyłączyć baterię zasilającą.
Uważny czytelnik zauważy, że C2 nie
znajduje się stale pod napięciem jak jest to za-
lecane. W tym konkretnym układzie można to
jednak dopuścić. Nie jest bowiem wymagana
wysoka dokładność czasu trwania dz
więku
z Q1. Można też zastosować  tantala .
Opisywany timer, nazwany  przypomina-
czem lekarskim pracuje nieprzerwanie od
momentu podłączenia baterii, gdyż nie ma
Rys. 2 Schemat montażowy wyłącznika. W przypadku braku dalszej po-
trzeby korzystania z układu wystarczy wyjąć
ciowych. Punkty te oznaczono jako  +3V , bateriÄ™ z zacisku przymocowanego na ze-
 -3V ,  Q1+ ,  Q1- . Jako obudowÄ™ zastoso- wnÄ…trz obudowy (patrz fotografia modelu).
wano obudowę Z-43. W jej wnętrzu umie- Prostszym rozwiązaniem będzie włożenie ja-
szczono płytkę drukowaną. Po zewnętrznej kiegokolwiek izolatora pomiędzy  + baterii
stronie obudowy, nad płytką osadzono zacisk a blaszkę dociskową zacisku, np. kawałka
do baterii litowej 3V oraz generator Q1. Mo- tektury czy zwykłego papieru.
cowanie tych elementów na obudowie polega Na zakończenie warto wspomnieć, że taki
na wykonaniu czterech otworów 1mm, przez układ może być pożytecznym podarunkiem
które przewleczono ich wyprowadzenia dla naszych bliskich i znajomych zmuszo-
i przylutowano do nich (od wewnętrznej stro- nych do okresowego zażywania lekarstw.
ny obudowy) wspomniane cztery izolowane
odcinki przewodów połączone z płytką a tak- Dariusz Knull
że podłączono (równolegle) C1.
Po zmontowaniu układu należy ustalić
wartości R5 dla różnych czasów działania. Wykaz elementów
Potem w zależności od potrzeb w płytce osa-
dzamy rezystor o dobranej wartości. Dla Rezystory
przykładu podam, że dla R5=180k&! (C3,R4 R1,R3,R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68k&!
jak w wykazie) osiągnięto częstotliwość włą- R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .680k&!
czania generatora akustycznego Q1 co około *R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .dobrać (patrz tekst)
1,5 godziny, dla 220k&! - 2,5h, 300k&! -
2h 45min. Dłuższe czasy można więc osza- Kondensatory
cować odpowiednio zwiÄ™kszajÄ…c wartość R5. C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF monolityczny
WpÅ‚yw wahaÅ„ temperatury otoczenia na C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . .220µF/16V (47-220µF)
ustaloną przez R5 częstotliwość pracy  przy- C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470nF MKT
pominacza lekarskiego jest znikomy w za-
kresie 0...+40oC. Zmiany napięcia zasilania Półprzewodniki
można pominąć. D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED 3mm zielona
Nad diodą LED D1 oraz nad przełączni- T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC548
kiem chwilowym S1 należy wywiercić IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CD4541
w obudowie dwa otwory. Åšrednica otworu
nad LED D1, przez który będzie widoczna Inne
jej soczewka, powinna odpowiadać średnicy S1 . . . . . . . . .Isostat chwilowy (pionowy, do druku)
D1. Otwór nad S1 powinien być nieco więk- Q1 . .Generator piezo HCM1201 lub podobny na 1V
szy niż przycisk S1, aby było możliwe jego Bateria litowa 3V CR2032+zacisk
uruchamianie. Obudowa Z-43
Przykrywkę obudowy Z-43 należy zeszli- Podstawka DIP14
fować (np. nasadką do wiertarki lub/i pilni-
Elektronika dla Wszystkich
53
Mała stacja
Mała stacja
temperaturowa
temperaturowa
Nietypowe wykorzystanie
Nietypowe wykorzystanie
licznika rowerowego
licznika rowerowego
Do czego to służy? a zakres pracy układu jest szerszy niż spodzie- wskazania także liniowo maleją, a w momen-
Do czego służy licznik rowerowy chyba każ- wane temperatury na dworze. Układ LM35 cie przejścia przez zero i dalszego obniżania
dy wie. Ja jednak proponuję, aby licznik ro- musi korzystać z ujemnego napięcia zasilania, się temperatury wskazania wzrastają, tak jak
werowy wyposażyć w interfejs... pomiaru aby ponownie mierzyć temperatury poniżej wzrasta bezwzględna różnica między aktual-
temperatury. Licznik posiada wszelkie cechy 0oC. Problem ten rozwiÄ…zuje przeniesienie ma- nÄ… temperaturÄ… a zerem. Dodatkowo spadek
i funkcje pozwalające na pomiar nie tylko sy LM35 na poziom napięcia referencyjnego. temperatury poniżej zera sygnalizowany jest
temperatury (prędkości) aktualnej, ale i war- Od tej pory układ LM35 widzi rzeczywistą ma- zapaleniem się diody D1. Za detekcję zerowej
tości maksymalnej oraz średniej. Pomiar sę jako napięcie -1,25V, bo tyle wynosi napię- temperatury odpowiedzialny jest komparator
wartości maksymalnej i jej zapamiętanie jest cie referencyjne z układu LM385-1,2. Dalej na- zbudowany na pierwszym wzmacniaczu ope-
o tyle interesujący, że potem bezbłędnie mo- pięcie z wyjścia czujnika temperatury trafia na racyjnym układu LM358 (U3A). Jest on włą-
żemy odtworzyć  jaki był u nas upał... . Od komparator temperatury bliskiej zeru i na wyj- czony jakby  na odwrót wejściem  + do na-
razu wyczuwa się brak pomiaru drugiej war- ście wzmacniacza o zmiennym wzmocnieniu. pięcia referencyjnego, wszystko po to, aby
tości, tj. minimalnej. Z natury rzeczy kompu- Dosyć dziwnie wygląda ten twór, był jednak ułatwić budowę dalszych torów. Komparator
terek rowerowy nie posiada takiej funkcji (bo konieczny. Jeżeli interfejs do pomiaru tempera- ten posiada histerezę wyznaczaną przez rezy-
i po co?). W tym momencie, my  elektroni- tury ma być na tyle uniwersalny, aby mógł story R3 i R4. Przy R3=2,7k&! i R4=1M&! hi-
cy, mamy pole do popisu. Nasz interfejs po- przez cały rok mierzyć temperaturę na ze- stereza ta wynosi około 2oC. Brak histerezy
winien naprawić ten brak. wnątrz, musi poprawnie interpretować tempe- byłby silnie zauważalny przy temperaturze
ratury ujemne. Problem z pozoru banalny przy- około 0oC. Jej wartość można zmieniać, do-
Jak to działa? sparza problemów, gdyż w przeciwieństwie do bierając stosunek R3 do R3+R4. Najprościej
Schemat ideowy przedstawiony został na ry- temperatury nie istnieją ujemne prędkości. Co można przyjąć, że
sunku 1. Jak widać, czujnikiem temperatury prawda można poruszać się w tył, ale wtedy R4/R3 = ~9V/10mV x t" , gdzie t" to żądana
jest dobrze znany i niedrogi układ LM35. Za- mamy raczej do czynienia ze zmianą kierunku. histereza. Na szerokość histerezy ma wpływ
pewnia on liniowe przetwarzanie temperatury Problem udało się rozwiązać w ten spo-
na napięcie ze współczynnikiem 10mV/oC, sób, że przy stopniowym spadku temperatury Rys. 1 Schemat ideowy
Elektronika dla Wszystkich
54
napięcie zasilania, dlatego przy innym na- czujnik temperatury lutujemy w płytkę lub obróciło się jeden raz w ciągu sekundy.
pięciu niż 9V może być konieczne dobranie wyprowadzamy na przewodach. Obróciło się jeden raz, ale przejechało odle-
elementów. Po załączeniu zasilania należy w pierw- głość 2,78m, stąd po podstawieniu do wzoru
Opisywany komparator steruje dwoma szej kolejności sprawdzić wartość napięcia L=2r  r wyniesie 44cm. Idąc tym tokiem ro-
elementami: poprzez rezystor R5 diodą LED referencyjnego. Napięcie na środkowym wy- zumowania, można obliczyć inne promienie
sygnalizującą ujemne wskazania i tranzysto- prowadzeniu U2 powinno mieć 1,25V. Na- kół przy innym współczynniku przetwarzania.
rem T1 zmieniającym znak wzmocnienia stępnie sprawdzamy napięcie na środkowym Można jednak inaczej  wpisać promień
drugiego wzmacniacza z LM358. W sytuacji, wyprowadzeniu U1. To napięcie powinno np. 30cm i tak korygować współczynnik
gdy tranzystor T1 jest zatkany, cały sygnał być wyższe od referencyjnego o 0,2...0,3V. VCO potencjometrem P2, aby wskazania by-
z wyjścia U3A trafia na wejście nieodwraca- Wszystko zależy od temperatury czujnika. ły prawidłowe. Przy tej drugiej okazji wska-
jące U3B i w konsekwencji powiela się na Fakt przebywania w dodatniej temperaturze zana będzie wymiana R11 na zworę, a war-
wyjściu ze współczynnikiem wzmocnienia 1. będzie sygnalizowany zgaszoną diodą D1. tość P2 na np. 22k&!, a po ustawieniu powrót
W momencie, gdy mamy do czynienia Gdy poprzednie etapy poszły gładko należy do rezystora stałego i potencjometru o nie-
z ujemnymi temperaturami, tranzystor T1 sprawdzić napięcie na wyprowadzeniu 7 U4. wielkiej wartości.
zwiera wejście nieodwracające U3B do na- Powinno być ono takie samo jak na środko- Michał Stach
pięcia odwracającego o wzmocnieniu -1. In- wym wyprowadzeniu LM35.
aczej mówiąc, na wyjściu generuje napięcie Ostatnią czynnością jest kalibracja VCO.
o tyle wyższe od referencyjnego, o ile jest Najpierw należy ustabilizować temperaturę
Wykaz elementów
niższe na rezystorze R8. Wzmacniacz po czujnika na poziomie powiedzmy 30-40oC,
Rezystory
prostu stara się zrównać napięcia na swoich a następnie potencjometrem P2 uzyskać
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27k&!
wejściach. współczynnik konwersji 1Hz/ 1oC (na WY1).
R2,R8-R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
Z wyjścia U3B sygnał trafia poprzez filtr W ostatniej fazie wylutowujemy LM35 i R1,
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,1k&!
dolnoprzepustowy (R10, C2) na wejście ge- i zwieramy puste wyjście (pin 2) z napięciem
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M&!
neratora sterowanego napięciem. W roli tej referencyjnym (pin 3) po układzie U1. Poten- R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k&!
pracuje układ LM331. Generator ten pracuje cjometrem P1 staramy się uzyskać 0Hz na R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&!
w standardowej konfiguracji. Jedyną zmianą wyjściu. W ten sposób kalibrujemy zero na- R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150k&!
R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&!
w stosunku do zalecanej przez producenta szego urzÄ…dzenia. Po ponownym wlutowaniu
R13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47&!
konfiguracji jest 10-krotne zwiększenie C4. U1 może okazać się koniecznym skorygowa-
R14,R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
Kondensator ten wraz z rezystorem R15 od- nie wskazań przy pomocy P2.
R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6,8k&!
powiada za stałą czasową wewnętrznego
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k&! helitrim
przerzutnika. Zwiększenie C4 z 10nF do Podłączenie urządzenia
P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k&! PR
100nF obniżyło współczynnik przetwarzania Docelowymi punktami podłączenia kompu-
Kondensatory
generatora VCO z 1kHz/V do 100Hz/V. terka rowerowego jest WY2. Aby komputerek
C1,C2,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
W podstawowym (uruchomieniowym) urzą- wskazywał poprawnie, należy wpisać mu wła-
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF
dzeniu nie jest konieczne montowanie rezy- ściwy promień koła. Jak to obliczyć? Przyj-
C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V
storów R12 i P1. Zaleca się jednak zamonto- mijmy, że po podziale na 4017 współczynnik
Półprzewodniki
wać te elementy w ostatecznej wersji ze przetwarzania wynosi 0,1Hz/oC. Tak więc dla
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED
względu na niski poziom przetwarzanych sy- 10oC mamy 1Hz. 10km/h to około 2,78m/s. T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM35
gnałów i w związku z tym zauważalny wpływ Urządzenie wyśle 1 impuls w ciągu sekundy
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM385
napięć niezrównoważenia układu LM331. (ponieważ 10oC to 1Hz), czyli tak jakby koło
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
Rezystor R16 podciąga do plusa wyjście
U4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM331
generatora. Z tego punktu można już pobrać
U5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .CD4017
sygnał dla dalszych torów. Jest to wyjście Rys. 2 Schemat montażowy
oznaczone jako WY1. Niestety w wielu przy-
padkach nie można tutaj bezpośrednio podłą-
czyć komputerka rowerowego. Powód jest
prosty. Urządzenie na WY1 posiada współ-
czynnik przetwarzania równy 1Hz/oC. Aby
usunąć tę niedogodność, urządzenie zostało
wyposażone w dodatkowy dzielnik częstotli-
wości. Podział przez 10 dokonuje się w licz-
niku dziesiętnym U5 4017. Licznik ten pra-
cuje w pełnym cyklu, nic nie stoi jednak na
przeszkodzie, aby skrócić ten cykl, gdy zaj-
dzie taka konieczność.
Montaż i uruchomienie
Układ można zmontować na płytce drukowa-
nej pokazanej na rysunku 2. Montaż urzą-
dzenia jest klasyczny. Rozpoczynamy od
zwor i podstawek pod układy, a kończąc na
największych elementach. Do zasilania ukła-
du przewidziano złącze śrubowe, do którego
należy przyłączyć baterię 9V lub zasilacz sta-
bilizowany. W zależności od przeznaczenia
Elektronika dla Wszystkich
55
Forum Czytelników
Forum Czytelników
Sterownik oświetlenia
Sterownik oświetlenia
kabiny samochodu
kabiny samochodu
Układ sterowania oświetleniem kabi- zem w roli przerzutnika monostabilnego. Na modelu przy pełnym wysterowaniu wynosi
ny samochodu służy do regulacji prą- wyjściu Q pojawi się dodatnie napięcie usta- 50mV), a przede wszystkim małymi strata-
du płynącego przez żarówkę poprzez lone przez czas t=1,1*(PR1+R7+R8)*C4. Z mi mocy. Tak więc gdy drzwi zostaną
zmianę współczynnika wypełnienia wartościami takimi jak na schemacie czas ten otwarte, żarówka będzie się rozjaśniać w
impulsów. Rozjaśnienie jest realizo- można regulować potencjometrem PR1 w tempie zależnym od wartości C5, R9 i R10.
wane przez wydłużenie czasu trwa- granicach od około 6s do ponad 50s. Stan Czas do pełnego otwarcia tranzystora T4,
nia impulsów, ściemnianie zaś przez wysoki z wyjścia Q włączy diodę LED i jed- tzn. zmniejszenia spadku napięcia do warto-
ich skracanie. nocześnie zacznie ładować kondensator C5 ści minimalnej, w modelu wynosił 8s. Jeże-
Otwarcie drzwi samochodu będzie przez rezystory R9, R10. Kondensator ten li drzwi zostaną zamknięte przed upływem
powodować rozjaśnianie oświetlenia jest połączony z wejściem odwracającym (6) stałej czasowej (PR1, R7, R8, C4), to za po-
wnętrza samochodu przez kilka se- wzmacniacza operacyjnego U2B, pracujące- średnictwem kondensatora C1 dodatni im-
kund, a potem świecenie pełną mocą go jako komparator. Do drugiego wejścia (5) puls otworzy tranzystor T1, który spowodu-
przez ustalony czas, a na koniec wol- podawany jest przebieg zbliżony do piłok- je szybkie doładowanie kondensatora C4 i
ne zgaszenie żarówki. Jeżeli drzwi zo- ształtnego z kondensatora C6. Wzmacniacz zmianę stanu wyjściowego (3) Q. Stan niski
staną zamknięte wcześniej, to auto- U2A pracuje jako generator. Częstotliwość będzie teraz rozładowywał kondensator C5
matycznie lampka zacznie wolno ga- generowanego przebiegu wynosi około przez rezystor R9. Żarówka będzie powoli
snąć. 900Hz. Na wyjściu (7) komparatora U2B gasnąć. Czas do całkowitego wygaszenia
pojawiają się ujemne impulsy, kiedy napię- wynosi około 10s. Tak samo żarówka bę-
Opis układu cie na wyprowadzeniu 6 przewyższa war- dzie wygaszona, jeżeli pozostawimy otwar-
Na rysunku 1 zamieszczony został schemat tość napięcia na wyprowadzeniu 5. Impulsy te drzwi przez dłuższy czas (kondensator C4
ideowy. W stanie spoczynku żarówka L1 nie te doprowadzane są do tranzystora T2, który zostanie naładowany przez PR1, R7 i R8).
świeci a wyłącznik drzwiowy jest rozwarty. z kolei wysterowywuje tranzystor polowy Reasumując, każde otwarcie drzwi będzie
W momencie otwarcia drzwi samochodu T4, pracujący jako element regulujący powodować rozjaśnianie oświetlenia wnętrza
przełącznik P1 zostanie zwarty. Spowoduje oświetlenie. Zastosowanie tego tranzystora samochodu przez kilka sekund, a potem
to podanie ujemnego impulsu na wejście wy- było podyktowane małym spadkiem napię-
zwalające 2 układu U1, pracującego tym ra- cia pomiędzy z
ródłem a drenem (w moim Rys. 1 Schemat ideowy
Elektronika dla Wszystkich
56
świecenie pełną mocą przez czas zależny od sowaniu żarówki 10W. Nie sprawdzałem, jak
Wykaz elementów
ustawienia PR1, a na koniec wolne zgaszenie działa układ z żarówkami o wyższych mo-
żarówki. Jeżeli drzwi zostaną zamknięte cach nominalnych. Dioda LED swym świe-
Rezystory
wcześniej, to automatycznie lampka zacznie ceniem sygnalizuje pracę układu.
R1,R11,R12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k&!
wolno gasnąć. Jeżeli ktoś chciałby, aby świa- Być może lepiej by wyglądała sprawa sa-
R2*,R4,R8,R19* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
tło gasło nie po zamknięciu drzwi, tylko po mego rozjaśniania i ściemniania, gdyby za- R3,R5,R6,R17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&!
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47k&!
przekręceniu stacyjki, powinien dodać je- miast obwodu RC zastosować proste z
ródło
R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33k&!
szcze jeden obwód z tranzystorem T3. Włą- prądowe na tranzystorach. Nie sprawdzałem
R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .330k&!
czenie stacyjki to podanie stanu wysokiego tego doświadczalnie. Wymagałoby to dodat-
R13,R18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k&!
na wejście A, który natychmiast zresetuje kowego rozbudowania płytki drukowanej. A
R14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5,6k&!
przerzutnik U1 (żarówka L1  gaśnie). W propos płytki, wydaje mi się, że schemat R15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8,2k&!
R16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3,3k&!
tym przypadku nie stosować elementów R1, montażowy nie jest potrzebny i wystarczy
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .470k&! PR
R2, C1, T1 (elementy na schemacie zazna- sam model. Wiadomo, że w samochodzie pa-
czone gwiazdką). nują trudne warunki i układ należałoby za-
Kondensatory
bezpieczyć przed wpÅ‚ywem wilgoci np. C1* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1µF
C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47nF
Montaż i uruchomienie przez zalakierowanie, zaklejenie.
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
Jeśli ktoś zdecyduje się użyć tranzystora T1, Przy montażu układu należy przeciąć
C4,C5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V tantal
wówczas powinien być to tranzystor o du- przewód łączący żarówkę z włącznikiem
C6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33nF
żym wzmocnieniu stałoprądowym np. drzwiowym i koniec przewodu prowadzący
C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/16V
BC547C. Dioda D1 dodana została na wszel- do wyłącznika podłączyć do punktu B. Dru-
ki wypadek, gdyby napięcie na C4 wzrosło gi koniec przeciętego przewodu podłączyć
Półprzewodniki
powyżej napięcia zasilania. Kondensatory do punktu X. Ewentualnie można także po-
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4001
C4 i C5 w spoczynku nie pozostają pod na- łączyć przewodem punkt A z takim frag- D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED
pięciem, a więc powinny to być  tantale . W mentem instalacji, na którym napięcie wy-
T1* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547C
modelu zastosowałem jednak zwykłe elek- stępuje dopiero po włączeniu stacyjki. Na
T2,T3* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC557
trolity (takie miałem pod ręką). koniec podłączamy przewody zasilające, je-
T4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BUZ10
W spoczynku gotowy model pobierał den  do masy pojazdu, drugi  do punktu
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE555
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LM358
około 1,2mA prądu (PR1 skręcony na mini- instalacji, na którym zawsze występuje na-
mum), oczywiście przy zastosowaniu U1 w pięcie.
wersji CMOS. Wydaje się to dobrym wyni- Przy pierwszym uruchomieniu mojego R12, R13 i zmniejszyłem R14 i C6. Po zmia-
kiem w stosunku do prądu regulowanego. sterownika żarówka zbyt szybko się rozja- nie, napięcie na kondensatorze C5 wynosiło
Dla akumulatora jest to praktycznie żaden śniała po otwarciu drzwi. Z początku nie mo- około 1,2V, wyjście 7 komparatora chwilę
prąd. głem tego zmienić. Przyczyna tego stanu zostaje w stanie niskim i zapoczątkowuje
Układ był testowany w zakresie napięć tkwiła w zbyt płytkiej histerezie w generato- proces rozjaśniania. Przy zastosowaniu ele-
10-15V i działał bez zarzutu. Nie testowałem rze U2A. Napięcie na wejściu 5 zmieniało się mentów jak na schemacie układ działał już
go natomiast w różnych temperaturach. Tran- w zakresie 4V do 8V. Zmieniłem wartość od- bez zarzutu.
zystor prawie w ogóle się nie grzeje przy sto- powiadających za histerezę rezystorów R11, A
ukasz Podgórnik
Elektronika dla Wszystkich
57
Forum Czytelników
Automatyczny
Automatyczny
włącznik mikrofonu
włącznik mikrofonu
Przedstawione poniżej układy to automa- Montaż i uruchomienie sze rozwiązanie, może użyć kilkustopniowej
tyczne włączniki reagujące na przechylenie Układ można zmontować na płytce uniwer- skali sygnalizacyjnej, np. 5 ledów, każda sy-
o kąt około 90o. Świetnie nadają się do załą- salnej. Montaż jest standardowy. Omówienia gnalizująca obrót o 30o.
czania mikrofonów służących do udzielania wymaga jedynie budowa czujnika. Można
odpowiedzi. go zbudować na płytce uniwersalnej. Na po- Montaż i uruchomienie
Dołączony mikrofon zostaje włączony po czątku montujemy dwie długie zwory (szy- Układ można zmontować na płytce uniwer-
przechyleniu tyczki z pozycji pionowej, w ja- ny, po których będzie się poruszała kulka). salnej. Poprawnie zmontowane urządzenie
kiej jest w stanie spoczynku, do pozycji Obok tych  szyn montujemy dwa kawa- działa od razu. Należy je zasilać napięciem
w przybliżeniu poziomej, w jakiej znajduje łeczki laminatu o wymiarach 5x30mm. 12V. Omówienia wymaga jedynie zamoco-
się w czasie wypowiedzi. Oczywiście włącz- Montujemy je po to, by kulka nie wyleciała. wanie odważnika (50 lub 100g) na potencjo-
niki mogą być użyte także do innych celów. W ten sposób powstał  korytarz . Na jego metrze. Najlepiej będzie użyć kawałka bla-
obu końcach montujemy małe blaszki  szki o wymiarach 40x5mm. Należy ją tak po-
czujniki. Ostatecznie można jeszcze od góry wyginać, aby dobrze się trzymała potencjo-
Układ 1 odgrodzić tor ruchu kulki, aby zawsze była metru i odważnika. Następnie potencjometr
w czujniku. i ciężarek można do blaszki przylutować.
Opis układu Po zmontowaniu układu nie powinien on
Schemat ideowy przedstawiony został na ry- stać pionowo, gdy mikrofon jest wyłączony. Piotr Dereszowski
sunku 1. Układ działa w bardzo prosty spo- Musi on być nachylony względem poziomu
sób, zbudowany jest z garstki elementów pod kątem np. 75o, aby po przechyleniu kul-
i jednego układu scalonego. Metalowa kulka ka ponownie dotknęła blaszki.
porusza się po szynie podłączonej do plusa
Układ 1
zasilania. Po obu stronach toru ruchu kulki
Wykaz elementów
znajdują się blaszki  czujniki. Początkowo Układ 2
kulka styka się z czujnikiem podłączonym do
R1-R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
wejścia R (reset) US1 (nóżka 4). Jeżeli obra- Opis układu
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .200&!
camy układem, kulka toczy się i dotyka czuj- Schemat ideowy przedstawiony został na ry-
R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300&!
nika połączonego z wejściem S (set) US1 sunku 2. Jeśli układ jest ustawiony poziomo,
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
(nóżka 6). Wtedy na wyjściu Q pojawia się wtedy potencjometr obrotowy P1, na którym
T1,T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
stan H, załączając przekaz
nik. został sztywno zamontowany ciężarek, wy-
D1-D3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED
kazuje rezystancję około 300k&!. Rezystan-
D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
cja ta, wraz z czÄ…stkowÄ… rezystancjÄ… R2, R3
US1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4013
Rys. 1 Schemat ideowy równą 14,7k&!, jest zbyt duża, aby załą-
PK1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przekaz
nik 12V
czyć tranzystor T1, więc jest on zatkany.
Gdy obracamy potencjometr P1 o 90o
jego rezystancja maleje praktycznie do
Układ 2
zera, co powoduje załączenie przekaz
ni-
Wykaz elementów
ka PK1. Ktoś, kogo zainteresuje powyż-
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
Rys. 2 Schemat ideowy
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,7k&!
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k&!
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220&!
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED
D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148
T1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .BC547
PK1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .przekaz
nik 12V
P1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .potencjometr 1k&!
Elektronika dla Wszystkich
58
Genialne schematy,
czyli co by było, gdyby...
W tej rubryce prezentujemy schematy podtytuł  co by było, gdyby... . Redakcja zrealizowaliście w praktyce, nadsyłajcie
nadesłane przez Czytelników. Są to za- EdW nie gwarantuje, że schematy są wraz z modelami do Forum Czytelników
równo własne (genialne) rozwiązania bezbłędne i należy je traktować przede i do działu E-2000. Nadsyłając godne za-
układowe, jak i ciekawsze schematy z li- wszystkim jako z
ródło inspiracji przy interesowania schematy z literatury, po-
teratury, godne Waszym zdaniem pu- tworzeniu własnych układów. dawajcie z
ródło. Osoby, które nadeślą
blicznej prezentacji bÄ…dz
przypomnie- Przysyłajcie do tej rubryki przede wszy- najciekawsze schematy oprócz saty-
nia. Są to tylko schematy ideowe, nieko- stkim schematy, które powstały jedynie sfakcji z ujrzenia swego nazwiska na ła-
niecznie sprawdzone w praktyce, stąd na papierze, natomiast układy, które mach EdW, otrzymają drobne upominki.
Mnożniki rezonansowe
Przebieg prostokątny na wyjściu układu cyfrowego zawiera szereg Teoretycznie podany sposób pozwala uzyskać także ułamkowe
harmonicznych. Można zrobić prosty mnożnik częstotliwości, który współczynniki podziału, jak pokazuje rysunek poniżej.
wykorzystuje te harmoniczne. Trzeba wydzielić interesującą
harmonicznÄ… za pomocÄ… obwodu rezonansowego, jak pokazu-
je załączony rysunek.
Rafał Malawski z Twardogóry
Od Redakcji. W układzie trzeba stosować szybkie układy
cyfrowe, które zapewnią ostre zbocza, czyli dużą zawartość
harmonicznych. Opisany sposób można stosować przy wyko-
rzystaniu harmonicznych nieparzystych.
Poszerzanie bazy stereo
Przedstawiony przeze mnie schemat to schemat układu, który po-
szerza bazę stereo. Był on stosowany we wzmacniaczach i radiomag-
netofonach, gdzie głośniki lub kolumny musiały być blisko siebie.
Układ jest bardzo prosty, zawiera dwa wzmacniacze operacyjne
NE5532.
Nadesłał Tomasz Jadasch - Kęty
Wzmacniacz
W książce Wiktora Chojnackiego  Układy scalone w urządzeniach
krótkofalarskich (WKiA
1983) jest zamieszczony schemat przed-
wzmacniacza na bramkach NAND. Bramki te muszą być linearyzo-
wane. Wzmocnienie wynosi 20dB.
Nadesłał Maciek Szostek - Gdańsk
Syrena wielofunkcyjna
Przedstawiony schemat pokazuje układ syreny z głośnikiem
tubowym. Głośność jest ogromna. Układ pobiera około 0,5A prądu.
Nadesłał Piotr Podczarski - Redecz Wlk.
Elektronika dla Wszystkich
59
Podstawy
Lampa
kontra
tranzystor
- raz jeszcze
Właściciele wzmacniaczy lampowych O ile w sygnałach sinusoidalnych trudno Jeśli chodzi o charakterystykę częstotli-
szczycą się ich posiadaniem. Ci, którzy doszukać się informacji, które tłumaczyłyby wościową - tragedia! Zacznijmy od basów:
używają tranzystorowych, przeważnie te dziwne zjawiska, to sporo ich daje prze- przy 25Hz (fotografia 1) sygnał jest znie-
chcieliby mieć kiedyś lampowe. Dlaczego? bieg trójkątny - fotografie 5, 6. Odpowiedz
kształcony, mocno przesunięty w fazie (z ra-
Cóż takiego jest w lampie, że brzmi ja- wzmacniacza na taki przebieg odzwierciedla cji ograniczonej wartości kondensatora wej-
koś wyjątkowo miło? I dlaczego tak trud- od razu charakterystykę Uwy=f(Uwe). I już ściowego i kondensatorów sprzęgających po-
no jest to określić za pomocą mierzalnych na fotografii 5 coś widać; otóż wzmacniacz szczególne stopnie). Pisząc  ograniczonej
parametrów? lampowy ma mocno nieliniową charaktery- wartości , mam na myśli tak ograniczoną po-
stykę. Im większy sygnał, tym bardziej za- jemność, jak i wartość w sensie pieniężnym.
Ja również posiadam wzmacniacz na trio- krzywia się ona w stronę poziomu i to zarów- Dobry kondensator w takie miejsce potrafi
dach  single ended . Taki układ pracuje, jak no od góry, jak i od dołu, choć niesymetrycz- podobno kosztować fortunę. W miarę zbliża-
wiadomo, w klasie A. Mam też wzmacniacz nie. Krótko mówiąc, wzmacniacz wytwarza nia się do środka pasma jest coraz lepiej, ma-
tranzystorowy przedniej marki i zamieniając harmoniczne w dużych ilościach. Zwłaszcza leje przesunięcie fazy, rośnie amplituda.
je często między sobą, widzę, że mimo prze- trzecią, sporo piątej, trochę siódmej i wyż- W przedziale 200 - 1000Hz są spełnione kry-
paści dzielącej je pod względem parametrów szych. Od typu użytych lamp i ustawienia ich teria przyzwoitości ale i tu sygnałowi daleko
elektrycznych - wolę ten lampowy. Przez punktu pracy zależy ilość i proporcje po- do ideału. Od 2kHz amplituda zaczyna już
dłuższy czas dorabiałem teorię do tego zjawi- szczególnych harmonicznych. maleć, aby przy 10kHz osiągnąć połowę.
ska i w tej chwili chciałbym zaprezentować
swoje spostrzeżenia.
1 3
Są też tacy, którzy twierdzą, że wzmac- 1 3
niacz lampowy jest bardzo dobry, ale... do
gitary. I to zastosowanie, jak widać, prze-
trwało fascynację tranzystorami, bez szwan-
ku dla interesów Marshala i jemu podob-
nych; piece lampowe widać w TV na więk-
szości koncertów.
Przedstawiam kilka oscylogramów - foto-
grafie 1...4. Na wszystkich sÄ… pokazane po
dwa przebiegi: jeden z wyjścia wzmacniacza
tranzystorowego (każdy się zorientuje - który
to jest) oraz z wyjścia wzmacniacza lampowe-
2 4
2 4
go sterowanego tym samym sygnałem. Może-
my założyć, że sygnał ze wzmacniacza tranzy-
storowego jest identyczny z sygnałem genera-
tora. Ten odkształcony, przesunięty, zmniej-
szony - to sygnał z  lampówki , która za to...
bardzo ładnie gra. Użyłem dość prostego ge-
neratora, który pozostawia subtelny  ząbek
w szczytach przebiegu, widoczny szczególnie
wyraz
nie przy wyższych częstotliwościach.
Czasami oddaje mi on usługi jako swoisty
znacznik czasu, więc pozwalam mu żyć.
Elektronika dla Wszystkich
60
Podstawy
100kHz - to już tylko pozioma kreska. Jak po tam, gdzie stosowa-
nieudanej reanimacji. ne jest silne sprzęże-
Ponieważ wzmacniacz ten nie ma sprzęże- nie zwrotne obejmu-
nia zwrotnego, jego współczynnik tłumienia jące duży obszar
jest więcej niż żałosny, gdyby się nawet poku- wzmacniacza. Wro-
sić o jego określenie - wyszłoby tłumienie rzę- giem w tym przy-
du 2. Mówiąc obrazowo, wzmacniacz nie padku są zniekształ-
kontroluje swojego wyjścia, wysyła sygnał do cenia TIM. Nie każ-
głośników i nie obchodzi go, co one z nim zro- dy wie o co tu cho-
bią. Mimo że na zaciskach wyjściowych  wi- dzi, choć większość
dać charakterystykę dołączonej kolumny - spotkała się z tym
wzmacniacz nie reaguje na to w żaden sposób. terminem. Powstają
Tranzystorowy - owszem - stara siÄ™ za one na skutek tego,
wszelką cenę doprowadzić kształt swojego że zanim sygnał
napięcia wyjściowego do zgodności z napię- sprzężenia zwrotne-
ciem wejściowym. I to mu się często udaje, go poinformuje wej-
a przynajmniej nam się tak wydaje. Jest jed- ście wzmacniacza,
nak coś, czego nie widać podczas badania że np. wartość chwi-
Rys. 1
układu przebiegami okresowymi typu sinus, lowa napięcia wyj-
Rys. 2
trójkąt. W muzyce występują bardzo skom- ściowego jest zbyt
plikowane przebiegi, gdzie na przykład na- duża i zanim cały tor
pięcie szybko rośnie i w trakcie tego narasta- prześle na wyjście
nia nie mogą zaginąć niuanse dotyczące bar- skorygowany sy-
wy instrumentów, różnych szmerów itp. Czę- gnał, to wadliwy sy-
sto gdzieś wpołowie przebieg  zawraca , nie gnał już zasilił gło-
osiągając maksimum, tak że podawanie śniki i nic go już nie
szybkości narastania napięcia wyjściowego cofnie. Od pewnej
przez producentów raczej nie na wiele się tu wartości stromości
przydaje. Chodzi o sposób pomiaru dla ce- narastania napięcia
lów określenia tego współczynnika. Wiele (prądu) rozpoczyna
wzmacniaczy tranzystorowych ma ten się bezsilność wzmac-
współczynnik rzÄ™du 100V/µs i wiÄ™cej. Prak- niacza, jeÅ›li chodzi
tycznie w muzyce nie występują stromości o dokładność odwzo-
wiÄ™ksze niż kilka V/µs, wiÄ™c hipoteza o ciÄ…- rowania sygnaÅ‚u wej-
gle zbyt małej jego wartości też upada. Wy- ściowego. Jeśli zaś
starczy spojrzeć, jak wzmacniacz lampowy chcemy przyśpie-
radzi sobie z przebiegami prostokątnymi, aby szyć drogę sygnału -
uznać, że nie w tym rzecz. cza, może się to
Układy wzmacniające muszą oczywiście skończyć jego wzbu-
mieć jak największą szybkość. Zwłaszcza dzeniem. Dlatego ze
wszech miar lepiej jest zastosować kilka Skoro nie było winnych, zacząłem upatry-
stopni objętych lokalnym sprzężeniem wać przyczyny w nieliniowości charaktery-
5
5
zwrotnym, a nie obejmować nim całego (dłu- styki. Moja hipoteza jest następująca. Wy-
giego) układu. Tak też robi się w układach twarzanie wyższych harmonicznych w du-
lampowych. żych ilościach na pewno jest wadą. Ale
Wiemy już jak wypada porównanie opisy- w tym przypadku obraca się ona częściowo
wanych dwóch typów wzmacniaczy. Wyda- w zaletę. Takie szczęście w nieszczęściu.
wałoby się zatem, że lampowe wzmacniacze Przez to, że krzywa przenoszenia zakrzy-
powinny już dawno wyginąć, tymczasem są wia się w stronę poziomu, zmienia się rów-
one w pełnym rozkwicie wśród domowych nież nachylenie krzywej przenoszenia dla
melomanów. Muszę przyznać, że robiłem kil- małych sygnałów o większych częstotliwo-
ka podejść do tych obserwacji i nigdy nie do- ściach, nałożonych na silniejsze. Wyjaśnia to
prowadzały mnie one do konstruktywnego rysunek 1. Jeśli wyobrazimy sobie bas,
wniosku - dlaczego taka miernota tak dobrze niech to będzie sinusoida 60Hz, na nią nało-
6
6
brzmi. W końcu postanowiłem dociec prawdy żony drugi sinus, ale 2kHz o małej amplitu-
i zrobiłem to (albo mi się tylko tak wydaje). dzie - powstanie złożony przebieg. Mimo że
W celu wykluczenia pewnych hipotez na- tak prostego przebiegu w muzyce chyba nie
grałem nawet na płycie CD za pomocą Wa- znajdziemy, dla naszego przykładu jest to do-
veEditora fragmenty muzyki w zamkniętych bre zestawienie. Spójrzmy, co się dzieje
pętlach, aby można było je badać oscylosko- z amplitudą wyodrębnionego sygnału 2kHz,
pem. Okazało się jednak, że wzmacniacz jeślibyśmy go odfiltrowali po przejściu przez
tranzystorowy zawsze lepiej odtwarzał wzmacniacz. A
atwo zauważyć, że będzie on
skomplikowane przebiegi, przynajmniej miał amplitudę zmodulowaną przebiegiem
w sensie ich odwzorowania na ekranie oscy- 60Hz a nawet 120Hz. W sumie średnia jego
loskopu. głośność (energia) prawdopodobnie wzro-
Elektronika dla Wszystkich
61
Podstawy
śnie w stosunku do energii sygnału 60 Hz Drugą wadą klasycznego kompresora dy- kojarzyło mi się z możliwością przesterowa-
w porównaniu z sytuacją, gdybyśmy mieli namiki są tzw.  oddechy . Chodzi o pewien nia tej lampy dużym sygnałem wejściowym.
wzmacniacz liniowy. czas zwłoki, w którym taki układ musi zmie- Ajeśli nawet nie, to taka lampa zawsze pra-
Z drugiej strony silne sygnały są osłabia- rzyć wielkość sygnału, aby dopasować do cuje na całym sygnale; nawet jeśli dz
więk
ne (amplituda ich pierwszej harmonicznej re- niego swoje wzmocnienie. Powstaje sytua- jest mocno ściszony potencjometrem. Powo-
latywnie maleje), natomiast bardzo ciche sy- cja, kiedy każdy nagły wzrost głośności po- duje to przecież dodatkowe zniekształcanie
gnały przenoszone są bez zmiany amplitudy. woduje, że sygnał zostanie  ściszony dopie- sygnału nieliniowością charakterystyki lam-
Nie wydaje się, aby to wszystko nie miało ro po krótkiej chwili, a następujące po gło- py. On miał jednak ciągle wrażenie, że tak
wpływu na odczucia słuchacza. śnym fragmencie ciche sygnały będą przez jest lepiej. Może właśnie o to chodzi, żeby je-
Okazuje się, że ta cecha wzmacniacza ro- jakiś czas zbyt mocno przyciszone, bo układ szcze jednym stopniem zniekształcić lekko
bi z niego w pewnym sensie kompresor dy- dopiero dopasowuje siÄ™ do nowej sytuacji. muzykÄ™, uzyskujÄ…c przy okazji dodatkowy
namiki. Oto bowiem ciche sygnały nałożone Jedynie technika cyfrowa oferuje odpowie- efekt kompresji dynamiki.
na inne, mocniejsze, będą odtworzone nieco dnie narzędzia i na pewno już takie konstruk- Jest jednak jeszcze jedno zjawisko mogą-
głośniej, niżby to wynikało ze wzmocnienia cje istnieją. Powinny być to jednak układy ce potencjalnie powodować kompresję dyna-
istniejącego dla dużych sygnałów. Głośny autonomiczne, niezwiązane z PC, wolne od miki i to w rozumieniu właściwego kompre-
bas po przejściu przez taką charakterystykę zakłóceń cyfrowych. sora, bez zniekształcania dz
więku przy oka-
jest bardziej energetyczny (większe pole po- Świat potrzebował więc całego stulecia, zji. W układach lampowych stosuje się zasi-
wierzchni pod  spłaszczonym sinusem), na- aby zastąpić prosty przyrząd - bańkę z kilko- lanie anod kolejnych stopni przez oporniki
tomiast ciche składowe (nałożone na wyra- ma drutami wewnątrz - czymś rozsądnym, odsprzęgające wraz z kondensatorami elek-
z
ne, duże krzywe) będą wzmacniane mocniej choć wcale nie prostym. trolitycznymi do masy. Elementy te pełnią
przy zbliżaniu się swoich  nośników do Skoro uwierzyłem w swoją hipotezę, nie rolę filtru sieciowych 100Hz, ale oprócz tego
okolic osi czasu. Jeśli występują tylko słabe mogło być inaczej, niż starać się sprawdzić mogą również powodować lekką kompresję
(ciche) sygnały, mieszczą się one w pobliżu jej słuszność. W tym celu zaczerpnąłem dynamiki, bowiem gdy lampa pobiera więk-
zera napięcia, gdzie charakterystyka jest je- z pudełka garść diod, aby stworzyć z nich szy prąd (przy głośniejszym sygnale), napię-
szcze w miarę liniowa i ma niezmniejszone szkodnika, który na tyle popsułby charakte- cie jej zasilania lekko  siada . W większości
nachylenie. rystykÄ™ (porzÄ…dnego skÄ…dinÄ…d) wzmacniacza prostych aplikacji lampowych mniejsze zasi-
Wszystko to powoduje, że wzmacniacz tranzystorowego, żeby dorównać lampie lanie oznacza mniejszy sygnał wyjściowy.
o takiej charakterystyce działa jak kompresor a nawet kilku ich sztukom w łańcuchu. Jest Takie miękkie zasilacze powodują również
dynamiki. Okazuje się, że lekkie ściśnięcie to po prostu nieliniowy dzielnik napięcia zmiękczenie dz
więku dzięki jego kompresji.
dynamiki oddaje nam usługi w postaci nieco przemiennego (rysunek 2). Dobierając war- Między innymi z tego powodu stosuje się
głośniejszych najcichszych dz
więków, a to tości rezystorów, można sobie popsuć linio- prostowniki na lampach oraz odpowiednio
wystarcza do tego, aby uznać dz
więk za przy- wą charakterystykę według życzenia. Widać dobrane wartości elementów filtrujących na-
jemniejszy, ocieplony, miły dla ucha czy ma- ją zupełnie dobrze na oscyloskopie, gdy za- pięcie zasilające anody lamp.
jący duszę, jak chcą niektórzy. Tę duszę two- silimy dzielnik przebiegiem trójkątnym. Na- Widzimy więc, że we wzmacniaczu lam-
rzy otoczka cichych składowych muzyki, leży zwrócić uwagę, żeby obciążeniem tego powym odgrywają istotną rolę takie rzeczy
w której zawierają się m.in. dz
więki pocho- dzielnika była impedancja nie mniejsza niż jak charakterystyki poszczególnych lamp,
dzące z odbić od ścian. To powoduje, że za- 30 - 50k&!. Nie muszę chyba dodawać, że sposób zasilania ich anod, głębokość sprzę-
czyna się odczuwać  atmosferę sali, lepiej istotna jest amplituda sygnału podanego na żenia zwrotnego oraz punkty pracy lamp.
słychać wszelkie muzyczne  smaczki , bar- taki dzielnik. W sygnale o wartości między- Przypomina to jakiś delikatny instrument.
dziej wyeksponowany jest charakter brzmie- szczytowej 1,2V taki dzielnik nie wyrzÄ…dzi A jak wiadomo - Stradivariusy grajÄ… lepiej,
nia poszczególnych instrumentów. żadnych szkód, trzeba zatem pamiętać, że inne gorzej. Elektroniczne keyboardy nato-
Oczywiście lepiej byłoby, jeśli już toleruje- potencjometr siły głosu powinien znalez
ć się miast grają wszystkie tak samo paskudnie.
my lekką kompresję dynamiki lub nawet jej dopiero za nim. Mam nadzieję, że dałem Czytelnikom
pożądamy, aby rolę tę wziął na siebie kompre- Wzmacniacz z takim dzielnikiem zaopa- tym artykułem impuls do rozważań, prób
sor dynamiki z prawdziwego zdarzenia. To, co trzyłem w stosowny przełącznik (przydałby i ciekawych doświadczeń oraz myślę, że za-
starałem się powyżej wyjaśnić, jest jedynie się pilot), który przepuszcza sygnał bezpo- owocuje to jakąś dyskusją na łamach EdW.
produktem ubocznym niedoskonałej charakte- średnio albo przez ten dzielnik. Rezultat chy-
rystyki lamp. Systemy kompanderowe są zna- ba spełnia moje oczekiwania. Dzięki temu Marek Klimczak
ne ludzkości (przykładem niech będzie Dolby, dzielnikowi dz
więk wydaje się być bardziej [e-mail]
dbx, High-com itp.), sÄ… jednak pewne prze- skupiony w swoich pozornych z
ródłach, cie-
ciwwskazania do ich stosowania we wzmac- plejszy, zwarty. Prawdopodobnie trzeba by- Od Redakcji. Spostrzeżenia i wnioski au-
niaczach najwyższej jakości. Pierwsza rzecz, łoby jeszcze popracować nad proporcjami re- tora artykułu nie są tożsame z poglądami Re-
że audiofilskie urządzenia muszą być pury- zystorów. dakcji Elektroniki dla Wszystkich. Niemniej
stycznie surowe, najlepiej jedna lampa i metr Ostatnio spotkałem się z tym, że kon- artykuł, napisany przez praktyka, może być
drutu, a taki kompresor to już musi być zaa- struktor wzmacniaczy lampowych bardzo znakomitym przyczynkiem do dyskusji oraz
wansowany układ scalony, na którego widok chętnie stosował potencjometr głośności do- wymiany doświadczeń, do czego serdecznie
audiofila zbiera na wymioty. piero za pierwszą lampą. Takie rozwiązanie zapraszamy Czytelników.
Elektronika dla Wszystkich
62
To warto wiedzieć
Koniec z paleniem gum
Koniec z paleniem gum
czyli
elektronika
e
l
e
k
t
r
o
n
i
k
a
elektronika
e
l
e
k
t
r
o
n
i
k
a
we współczesnym
w
e
w
s
p
ó
Å‚
c
z
e
s
n
y
m
we współczesnym
w
e
w
s
p
ó
Å‚
c
z
e
s
n
y
m
samochodzie
s
a
m
o
c
h
o
d
z
i
e
samochodzie
s
a
m
o
c
h
o
d
z
i
e
część 2
ć
2
część 2
ć
2
Układy zabezpieczające
przez poduszkę głowy i klatki piersiowej kim zasięgu. Dadzą one całemu systemowi
przed skutkami kierowcy przy prędkości 80 km/h wynosi więcej czasu na analizę sytuacji, a co za tym
mniej niż 100 milisekund. Jeszcze szybciej idzie bardziej precyzyjną i odpowiednio
wypadków
Do najważniejszych układów tego typu nale- niż poduszka powinny zostać odpalone napi- wczesną reakcję. Czujniki radarowe przeka-
żą automatyczne napinacze pasów bezpie- nacze pasów. Jak widać, potrzebne są więc żą sygnały o zbliżającej się kolizji jeszcze
czeństwa oraz poduszki powietrzne. Pierw- absolutnie niezawodne i precyzyjne systemy w fazie przedwypadkowej. Zauważą prze-
sza poduszka powietrzna została zgłoszona sterowania tymi elementami pojazdu. Układy szkodę, zanim zderzy się z nią samochód.
do opatentowania już w latach 50. Praktycz- sterujące odpalaniem poduszek powietrz- System będzie więc w stanie dokładnie prze-
ne zastosowanie znalazła jednak w latach 70. nych składają się z niezwykle zaawansowa- widzieć czas uderzenia. Nie będzie znana je-
w USA, gdzie stała się nawet obowiązko- nych technicznie i niezawodnych w działaniu dynie masa przeszkody. Informacje o sile
wym wyposażeniem pojazdu. Warto przypo- czujników przyspieszeń rozlokowanych uderzenia nadal będą pochodzić z czujników
mnieć, że nie było tam wówczas obowiązku wróżnych miejscach samochodu. Kiedy au- przyspieszeń. Wprowadzenie do wyposaże-
zapinania pasów bezpieczeństwa. Oczywi- to uderza w przeszkodę (lub zostaje uderzo- nia aut radarów krótkiego zasięgu, planowa-
ście po trzech dekadach badań dziś wiemy ne) rejestrują one kierunek i siłę uderzenia. ne przez firmę Bosch na 2005 rok, umożliwi
doskonale, że najskuteczniejsze działanie za- Sygnały te trafiają do komputera, który ma realizację  wirtualnego pasa bezpieczeń-
bezpieczające poduszka osiąga właśnie ra- w pamięci dane o setkach sytuacji z wcze- stwa wokół pojazdu. Kierowca zostanie na
zem z zapiętymi pasami, które w dodatku po- śniejszych symulacji. Procesor musi błyska- przykład ostrzeżony przed trudno dostrzegal-
winny w odpowiednim momencie zostać do- wicznie przeanalizować rodzaj zderzenia nymi obiektami na drodze, a pojazd sam bę-
datkowo ściągnięte przez napinacze piro- i zdecydować: odpalić poduszkę, czy nie dzie utrzymywał bezpieczną odległość od in-
techniczne. Od początku lat 90., kiedy zapi- i którą. Nie ma obawy, że wybuchną wszyst- nych pojazdów. Już teraz firma Bosch zapre-
nanie pasów stało się w Europie obowiązko- kie naraz, bo zderzenie jest albo czołowe, al- zentowała radarowy system adaptacyjnej re-
we, nastąpił rozwój technologii poduszki po- bo boczne, albo następuje z tyłu (wówczas gulacji prędkości jazdy ACC. Jest to nowo-
wietrznej. Rozwój ten był możliwy dzięki za- komputer sterujący wyzwala tylko napinacze czesna odmiana tempomatu, czyli urządzenia
stosowaniu wyrafinowanej elektroniki. pasów). Najnowsze modele aut mają też umożliwiającego jazdę ze stałą zadaną pręd-
W najnowocześniejszych autach instaluje się czujniki obciążenia siedzeń pasażerów. Cho- kością. W przeciwieństwie do dotychczaso-
obecnie do 10 poduszek powietrznych: dla dzi o to, aby poduszka została odpalona tyl- wych tempomatów aktywnie reaguje on
kierowcy, pasażera z przodu, pasażerów z ty- ko wtedy, gdy fotel jest zajęty, i nie wybu-
łu, cztery boczne i dwie górne. Jeśli dodamy chła, gdy na fotelu obok kierowcy umie-
do tego pirotechniczne napinacze pasów, to szczono fotelik z małym dzieckiem (podu-
mamy niezłą beczkę prochu, bo przecież szka, napełniając się przygniotłaby je do
wszystkie te urządzenia zawierają potencjal- oparcia fotela). Tak więc kiedy siedzicie za
nie niebezpieczne Å‚adunki wybuchowe. Poza kierownicÄ… z niepozornym napisem  airbag ,
tym wiadomo, że sama poduszka, choć stwo- pomyślcie czasem, że tak naprawdę nad wa-
rzona do ratowania życia podróżujących sa- szym zdrowiem i życiem czuwa wówczas
mochodem, w czasie kolizji może - odpalona poczciwy kawałek krzemu. W najbliższej
w nieodpowiednim momencie - stanowić dla przyszłości nastąpi dalsze udoskonalenie sy-
nich nawet śmiertelne zagrożenie. Jak więc stemu sterowania omówionym wyżej ukła-
sterować niezależnie ośmioma czy dziesię- dem zabezpieczenia przed skutkami wypad-
cioma poduszkami, by nie zrobiły komuś ku. I oczywiście usprawnienie to będzie
krzywdy i zostały odpalone we właściwym związane z zainstalowaniem w samochodach
Foto Bosch
Foto Bosch
momencie? Warto przypomnieć, że czas za- kolejnej porcji wyrafinowanej elektroniki.
działania całego układu od chwili uderzenia Otóż pojazdy (na początek te z najwyższej Fot. 9 Moduł sterujący odpalaniem
samochodu w przeszkodę do wychwycenia półki) wyposażone zostaną w radary o krót- poduszek powietrznych
M
EU Elektronika dla Wszystkich
64
Foto
Bosch
Foto
Bosch
To warto wiedzieć
Układy zabezpieczające
przed kradzieżą
SÄ… kolejnÄ… sferÄ… konstrukcji samochodowych
opanowanÄ… przez elektronikÄ™. Wraz z postÄ™-
pem technicznym nie następuje niestety po-
stęp moralny społeczeństw, czego efektem
jest dramatyczny wzrost liczby kradzieży sa-
mochodów. Dlatego od jakiegoś czasu pod-
stawowym wyposażeniem nowych pojazdów
stał się tzw. immobiliser, czyli w wolnym tłu-
maczeniu unieruchamiacz. Można zrealizo-
wać go na wiele sposobów, ale największym
uznaniem cieszy siÄ™ obecnie elektronicznie
kodowany kluczyk do wyłącznika zapłonu
(stacyjki) z transponderem. Jest to rozwiÄ…za-
nie bardzo wygodne, gdyż nie wymaga od kie-
rowcy żadnych dodatkowych i tajnych mani-
pulacji. Samochód można uruchomić, wkłada-
Fot. 10 System sterowania poduszkami powietrznymi i napinaczami pasów bez-
jÄ…c jak zwykle kluczyk do stacyjki i przekrÄ™-
pieczeństwa firmy Bosch
cając go. Przeciętny użytkownik nie zdaje so-
bie nawet sprawy, jaka skomplikowana proce-
dura ma wówczas miejsce. Głównymi ele-
w sytuacji, kiedy przed autem pojawi się do- gą, w razie ich upowszechnienia, w znaczą- mentami systemu są: wspomniany już kluczyk
goniony inny pojazd. Podstawową częścią cym stopniu przyczynić się do zwiększenia z transponderem, czyli mówiąc po ludzku mi-
systemu jest nadajnik/odbiornik radarowy bezpieczeństwa ruchu. kroprocesorowym nadajniko-odbiornikiem,
umieszczony pod osłoną chłodnicy. Emito- Z kolei układ PDC (Park Distanz Control) antena pierścieniowa (cewka czytająca dane
wane przez nadajnik fale, po odbiciu się od zaprojektowany został z myślą o ochronie z transpondera) w stacyjce oraz sterownik blo-
przeszkody (poprzedzającego pojazdu), są eleganckich limuzyn kierowanych przez nie- kady zapłonu. Po włożeniu kluczyka do sta-
z
ródłem informacji o odległości od przeszko- zbyt dobrych kierowców przed tzw. uszko- cyjki transponder wysyła do sterownika blo-
dy a także o jej względnej prędkości. Po dzeniami parkingowymi. Zastosowano w nim kady kod stały, który zostaje tam sprawdzony.
przeanalizowaniu tych danych system przy- umieszczone w tylnym zderzaku czujniki Jeżeli kod ten zostanie rozpoznany jako pra-
stępuje do części wykonawczej, którą reali- ultradz
więkowe, które pracując jako echo- widłowy, sterownik wytwarza za pomocą ge-
zuje układ ESP. Przyhamowuje on pojazd lub sondy, mierzą odległość samochodu od prze- neratora zmiennych losowych kod zmienny,
tylko zmniejsza obroty silnika tak, by zosta- szkody i gdy ta niebezpiecznie się zmniejsza, który jest wysyłany do transpondera. Kod ten
ła zachowana bezpieczna odległość między system ostrzega kierującego sygnałem inicjuje w transponderze określony, utajniony
obydwoma samochodami. ACC ma odciążać dz
więkowym. proces obliczeniowy, który jest tak samo wy-
kierowców od uciążliwego trzymania nogi na konywany w sterowniku. Jeżeli uzyskane
pedale gazu podczas jazdy autostradami na- w obydwu urzÄ…dzeniach wyniki sÄ… takie same,
Fot. 11 W takiej sytuacji układ PDC
wet w zmieniających się warunkach ruchu. tzn. wysłane przez transponder są identyczne
Jeszcze innym supernowoczesnym elektro- oparty na czujnikach ultradz
więko- z otrzymanymi w sterowniku, to kluczyk zo-
nicznym gadżetem oferowanym już w nie- wych umieszczonych w zderzaku mo- staje uznany za właściwy. W związku z tym
sterownik blokady wymienia teraz kod zmien-
których samochodach jest układ automatycz- że okazać się bardzo pomocny
nej regulacji odległości ADR (Automatische ny ze sterownikiem silnika. Jeśli wystąpi
Distanzregelung). Określa on odległość od zgodność, to można uruchomić pojazd.
najbliższego pojazdu za pomocą trzystrumie- Omówione procesy trwają kilka milisekund,
niowego lasera podczerwieni. Informacje tak że kierowca nie zauważa żadnej zwłoki
o stanie nawierzchni pochodzą z czujników w uruchamianiu. Ze względu na to, że dla ko-
prędkości obrotowej kół znanych z układów du zmiennego przewidziano 1023 różnych
regulacji dynamiki jazdy. Czujniki podajÄ… kombinacji oraz sam proces liczenia jest szy-
również informacje o pokonywanym zakrę- frowany, bardzo trudne jest skopiowanie klu-
cie i prędkości jazdy. Dane są analizowane czyka czy też manipulacja przy ukladzie przez
w sterowniku ADR, który na tej podstawie skanowanie. W bardziej skomplikowanych
oblicza zalecaną prędkość oraz wymagany układach rozpoznawane są też poszczególne,
odstęp. Realizacją zajmują się systemy kon- oryginalne kluczyki pojazdu, co umożliwia
troli trakcji np. ESP. Warunkiem pełnej auto-  zablokowanie kluczyka w przypadku jego
matycznej regulacji dystansu jest automa- zgubienia lub kradzieży. Takim  zablokowa-
tyczna skrzynka przekładniowa. Automa- nym kluczykiem nie można już uruchomić
tyczna regulacja dystansu umożliwia nawet samochodu. Takie elektroniczne bajery zabez-
całkowite zatrzymanie pojazdu poruszające- pieczają przed uruchomieniem samochodu
go się w korku, a następnie jego samodzielne przez osoby niepowołane, ale nie stanowią
ruszenie. W ten sposób układ pozwala unik- niestety ochrony przed okradzeniem lub od-
nąć wypadku w wyniku najechania i ułatwia transportowaniem pojazdu. Dodatkowym wy-
poruszanie się po zatłoczonych ulicach. Jak posażeniem antykradzieżowym każdego sa-
uważają eksperci wspomniane systemy mo- mochodu rejestrowanego w naszym pięknym
M
Elektronika dla Wszystkich EU
65
Foto
Bosch
Foto
Bosch
Foto
Bosch
Foto
Bosch
To warto wiedzieć
kraju jest więc oczywiście mniej lub bardziej wymyślny system elek-
tronicznego autoalarmu, który ma za zadanie przynajmniej spłoszyć
złodzieja, zapewniając, złudne niestety, poczucie bezpieczeństwa.
Przecież każdy młodociany kandydat na gangstera wie, że wystarczy
postraszyć zwykłym kałasznikowem i właściciel odda nie tylko ory-
ginalne kluczyki, ale i dokumenty swego luksusowego cacka, no chy-
ba że sam pracuje dla konkurencji. Jedyną szansą na odnalezienie
skradzionego samochodu w naszej części świata jest wyposażenie go
wcześniej w system satelitarnej lokalizacji GPS, który umożliwia zlo-
kalizowanie auta z dokładnością do kilku metrów.
I wreszcie pełen komfort
podróżowania
Krzemowe chipy coraz częściej instalowane są w samochodowych
urządzeniach zapewniających kierowcom - zwłaszcza tym zasob-
niejszym w gotówkę - wysoki poziom komfortu jazdy. Mamy więc
elektroniczny system sterowania klimatyzacją -  climatronic , który
Fot. 12 System nawigacji satelitarnej zintegrowany z kon-
potrafi utrzymywać zadaną temperaturę - nawet różną dla poszcze-
solÄ… multimedialnÄ… - propozycja firmy Blaupunkt dla auto-
gólnych pasażerów. System ten może być sterowany z zewnątrz
karów
przez telefon komórkowy, co oznacza, że dostatecznie bogaty wła-
ściciel czterech kółek może przez telefon
aktywować i zaprogramować układ auto-
matycznej klimatyzacji, który odpowie-
dnio przygotuje samochód na nadejście
swego pana. Komfort podróżowania au-
tem zależy w dużej mierze od zawieszenia
pojazdu. Firma Mercedes zaczyna wypo-
sażać swe limuzyny klasy S w układ ABC
(Active Body Control), który dostosowuje
pracę zawieszenia do upodobań kierowcy.
Reaguje przy tym na zmiany obciążenia
auta - jeśli zmienia się masa pojazdu (wy-
siada lub wsiada pasażer czy też wyjmo-
wany jest bagaż) komputer na bieżąco
oblicza nowe ustawienia np. twardość ele-
mentów resorujących. Obecnie układy
elektroniczne stosowane sÄ… powszechnie
w urządzeniach, z których korzystają
w czasie jazdy kierowca i pasażerowie,
a więc w urządzeniach łączności, nawiga-
cji i rozrywki.
Prawie wszyscy producenci samocho-
Fot. 13 System identyfikujący i wyświetlający na desce rozdzielczej znaki drogowe
dów oferują za odpowiednią opłatą syste-
my nawigacji satelitarnej, która umożli-
wia dotarcie do celu bez map i znajomości terenu. Wystarczy wpisać
do komputera systemu swojÄ… aktualnÄ… pozycjÄ™, a potem nazwÄ™ miej-
scowości czy ulicy, do której chcemy dojechać, a on poinformuje cię
w odpowiednim momencie, gdzie masz skręcić i którą drogę wy-
brać. Nie sposób wymienić wszystkich bajerów multimedialnych,
które są dostępne w nowoczesnych samochodach. Różnej maści sy-
stemy audio i DVD uzupełniają długą listę urządzeń elektronicz-
nych, którymi naszpikowano współczesne auto dla bogaczy. Szkoda
tylko, że nie można jednocześnie prowadzić samochodu, oglądać fil-
mu z DVD, słuchać muzyki, rozmawiać przez telefon i żeglować po
Internecie.
Parę słów o magistralach danych
Pierwsze układy elektroniczne zastosowane w samochodach były sa-
modzielne i niezależne od innych. Ciągły postęp w elektronice sa-
mochodowej spowodował, że różne informacje są wykorzystywane
jednocześnie przez kilka układów lub muszą być udostępniane z jed-
nego układu do innych, np. sygnał prędkości obrotowej kół. Poza
tym potrzeba powiązania wszystkich elementów układów działają-
Fot. 14 Rozmowa z kierowcą w czasie jazdy zabroniona - cych we współczesnym samochodzie stwarza poważne problemy
kierowca oglÄ…da film w okablowaniu.
M
EU Elektronika dla Wszystkich
66
Foto
Bosch
Foto
Bosch
Foto
Bosch
Foto
Bosch
Foto
Bosch
Foto
Bosch
Syrena elektroniczna
S
y
r
e
n
a
e
l
e
k
t
r
o
n
i
c
z
n
a
Syrena elektroniczna
S
y
r
e
n
a
e
l
e
k
t
r
o
n
i
c
z
n
a
2010
2010
Konstrukcje alarmowe wykonane przez hob-
bystów mają jedną niezaprzeczalną przewa-
gÄ™ nad urzÄ…dzeniami profesjonalnymi: sÄ… nie-
typowe i niepowtarzalne. Jednostkowo wy-
konana konstrukcja jest zawsze zagadkÄ… dla
intruza i jej rozszyfrowanie może być nieraz
trudniejsze od  złamania urządzenia niejed-
nej renomowanej firmy.
Proponowane urzÄ…dzenie jest proste, Å‚a-
twe w montażu i uruchomieniu. Niemniej
układ ten, wyposażony w odpowiednie gło-
śniki, całkowicie dorównuje skutecznością
kosztownym urzÄ…dzeniom fabrycznym.
Najprostszym sposobem sterowania syre-
ną jest po prostu włączanie i wyłączanie za-
silania. Drugim sposo-
bem jest sterowanie
wejściem zerującym
multiwibratora U2
NE555. Metoda ta nie
wymaga przełączania
dużych prądów. Zwar-
cie przewodu sterujÄ…ce-
go do plusa zasilania
powoduje zadziałanie
syreny, a połączenie
z minusem - natych-
miastowe zaprzestanie
pracy.
Szczegółowy opis
w EdW 2/96.
W samochodzie wyższej klasy może lach pojazdów. Stosowane są trzy magistra- pują podwójne przekształcenia sygnałów
działać ponad 50 sterowników, z setkami le wykorzystywane przez trzy różne typy analogowych w cyfrowe i na odwrót; wy-
przynależnych im podzespołów - czujni- danych. Są to: główna magistrala CAN, wy- miana danych odbywa się cyfrowo.
ków, włączników, serwosilników itp. Do ich korzystywana do przesyłania danych mię-
fizycznego połączenia potrzebne byłyby dzy urządzeniami sterującymi silnikiem Wnioski
przewody o łącznej długości powyżej 3 km, i dynamiką jazdy, magistrala K (Komfort- Nie ulega wątpliwości, że coraz większy
które w znamienny sposób zwiększyłyby bus) używana przez wszystkie pozostałe udział elektroniki w wyposażeniu samocho-
masę pojazdu. Omówione wyżej układy układy zapewniające głównie komfort du spowodował w ostatnich latach znamien-
oczywiście muszą funkcjonować niezawo- podróżowania, oraz magistrala diagnostycz- ną poprawę jego bezpieczeństwa, osiągów
dnie, a w przypadku wystąpienia usterki po- na DS2. Ta ostatnia umożliwia komuniko- i komfortu. Dzięki elektronice auta w mniej-
winna ona dać się łatwo zdiagnozować. wanie się wszystkich sterowników z teste- szym stopniu zanieczyszczają również śro-
Z doświadczenia wynika, że ponad 50% rem serwisowym. Zastosowanie magistrali dowisko. Nie wydaje się jednak, by jakikol-
awarii elektroniki samochodowej przypada przesyłowych do połączenia elektronicz- wiek kosztowny i superwyrafinowany elek-
na okablowanie. Wszystko to spowodowa- nych systemów samochodu przyniosło wie- troniczny system zmniejszył nasze szalone
ło, że rozpoczęto intensywne prace badaw- le korzyści: zmniejszenie liczby przewo- tempo życia, a nas kierowców wyleczył
cze nad powstaniem - na wzór komputero- dów, a co za tym idzie zmniejszenie masy z niepotrzebnej brawury, nieodpowiedzialno-
wych szyn danych - samochodowych magi- pojazdu i zwiększenie niezawodności dzia- ści i chamstwa na drodze. Sukcesów w roz-
strali przesyłowych (CAN - Controller Area łania wszystkich układów, wielokrotne wy- wiązywaniu tych ostatnich problemów sobie
Network). Połączenie w sieć różnych ukła- korzystanie czujników, dzięki czemu mniej- i wszystkim Czytelnikom życzy autor.
dów elektronicznych w samochodzie za po- sza jest ich liczba, możliwość wzajemnego
mocą magistrali danych znalazło obecnie kontrolowania się układów, a także odciąże-
powszechne zastosowanie w wielu mode- nie mikroprocesorów, ponieważ nie wystę- Wojciech Turemka
M
Elektronika dla Wszystkich EU
67